Труба зовет. Часть 2

Владимир ЧЕРНОМАШЕНЦЕВ

В последнем номере  журнала за 2010 год мы рассказывали о технологических свойствах металлических труб, используемых в системах водоснабжения и отопления загородного дома. Новая статья повествует о полимерных трубах для проектов домов.

ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ  

 Полимерные трубы, часто называемые пластиковыми, появились во второй половине ХХ века. Среди их преимуществ — высокая коррозионная стойкость, длительный срок службы, небольшой вес и удобство монтажа. Пониженная шероховатость обеспечивает малое гидравлическое сопротивление и приводит к уменьшению зарастания внутреннего сечения.

Основные типы полимерных труб:

—  из полиэтилена низкого давления (PE, ПЭ или ПНД);

— из сшитого полиэтилена (РЕХ);

— металлополимерные   (МП);

— полипропиленовые (PP).

Существуют и другие виды полимеров, каждый из которых имеет свои свойства.  Ведь покупка трубы из полимера, не соответствующего условиям эксплуатации, может закончиться плачевно для вашего дома.

ПОЛИЭТИЛЕНОВЫЕ ТРУБЫ (РЕ)

Трубы из полиэтилена высокой плотности (низкого давления), сокращенно РЕ-HD, стали популярны в Европе к началу 60-х годов. Этот материал получают полимеризацией газа этилен Н₂С=СН₂. Однако невысокая теплостойкость и низкая прочность поначалу не позволяли использовать их в системах отопления и горячего водоснабжения. Согласно ГОСТу 18599-2001, напорные трубы из полиэтилена предназначены для водопроводов, в том числе хозяйственно-питьевого водоснабжения, с температурой от 0 до 40 °C. Цвет таких труб обычно черный, так как в полиэтилен добавляют 2–3 % сажи для повышения стойкости к ультрафиолету. По всей длине нанесена маркировка с синими продольными полосками, а также метровые отрезки с последовательной нумерацией, что облегчает нарезку на отрезки требуемой длины. Иногда встречаются PE-трубы синего цвета. Гарантированный срок эксплуатации составляет не менее 50 лет при номинальном давлении и температуре 20 °C. PE-трубы продаются в бухтах размером до 100–200 м, что значительно упрощает прокладку длинных водопроводов с минимумом соединений. Гибкость трубы позволяет делать повороты большого диаметра без использования фитингов. Соединение труб диаметром от 16 до 63 мм целесообразно проводить при помощи резьбовых компрессионных фитингов (разъемное соединение) или сваркой с полиэтиленовыми фитингами (неразъемное соединение). Использование компрессионных фитингов не вызывает затруднений и не требует подготовки трубы и специального оборудования. В момент затягивания резьбы происходит обжим уплотнительного кольца, что обеспечивает необходимую герметичность.

Произвести монтаж по силам любому дачнику, даже не имеющему профессиональной подготовки. Сборка может производиться практически при любых погодных условиях, в том числе при отрицательной температуре. PE-труба не боится промерзания зимой, так как обладает высокой эластичностью.

Для правильного выбора труб необходимо знать основные параметры:

— наружный диаметр;

— толщину стенки;

— номинальное давление PN.

Повышение номинального давления достигается в основном за счет увеличения толщины стенки, а также зависит от плотности полиэтилена. Например, для трубы наружного диаметра 32 мм толщина стенки может варьироваться от 2 мм (PN — 7,5–9,5 бар*) до 5,4 (PN — 25–32 бар). Выбирать трубу исключительно по внешнему диаметру не следует, надо обращать внимание на эффективный внутренний диаметр с учетом толщины стенок. Именно от него зависит полезное сечение, определяющее объем воды, что проходит по трубе в единицу времени при рабочем давлении. В длинных водопроводах наблюдается существенное падение напора, бороться с которым можно только повышением внутреннего диаметра трубы.

К примеру, шесть лет назад я смонтировал на садовом участке уличный подземный водопровод для летнего полива. Легко и быстро справиться с задачей помогли компрессионные фитинги. Чтобы обеспечить одновременный полив несколькими поливальными устройствами и компенсировать потерю напора, я выбрал достаточно толстую трубу российского производства диаметром 32 мм с толщиной стенки 3 мм (PN — 12,5). Внутренний диаметр такого изделия составляет 26 мм. Что бы я делал в минувшее жаркое лето без автоматического полива?!

* 1 бар равен примерно 0,1 МПа.

СШИТЫЙ ПОЛИЭТИЛЕН

 Полиэтиленовые трубы не могут долго служить при температурах свыше 40–70 °C. В поисках путей устранения недостатков в 70-е годы ХХ века ученые придумали особый полиэтилен с так называемой поперечной сшивкой молекул. Модификация производится путем создания пространственной решетки за счет образования дополнительных связей между макромолекулами полимера. Трубы из сшитого полиэтилена получили обозначение РЕХ, в котором буква Х означает сшивку. Первоначально сшивка осуществлялась облучением гамма-лучами или электронами (физический метод PEXc), но впоследствии были изобретены другие химические методы: PEXа, PEXb и PEXd. Сшитый полиэтилен превосходит обычный по целому ряду характеристик: его отличает повышенная прочность и стойкость к высокой температуре, ультрафиолету и химическим веществам. Но при этом уменьшается пластичность материала. Различные методы сшивки влияют на качество труб. Также технические свойства зависят от фирмы-производителя. Одна из популярных марок — REHAU. По отзывам знакомых мне профессионалов, дорогая продукция немецкой компании привлекает тем, что за долгие годы не было ни одного случая аварии по причине производственного брака.

Сшитый полиэтилен обладает одним странным на первый взгляд недостатком. Стенки трубы могут пропускать внутрь молекулы кислорода, которые по размеру значительно меньше молекул воды. Проникнув сквозь промежутки между молекулами полиэтилена и попав в воду, кислород вызывает коррозию стальных деталей системы отопления. Поэтому трубы, которые используются для отопления, имеют дополнительный наружный слой, препятствующий доступу кислорода. Антидиффузионный слой из особого полимера можно поцарапать, но сквозь небольшое повреждение пройдет мизерное количество молекул кислорода, что не причинит особого вреда. К тому же данный слой снаружи защищают дополнительным полиэтиленовым покрытием. Многослойность усложняет и удорожает процесс производства. Внимание! Некоторые фирмы предлагают более дешевые трубы: однослойные, без кислородного барьера. Такие изделия можно без проблем использовать для водопроводов, в том числе для питьевой воды, но они не годятся для систем отопления. Не ошибитесь, покупая недорогую трубу! Удешевление продукции также иногда достигается за счет уменьшения толщины стенок, что сказывается на максимальном давлении и сроке службы.

В отличие от металлополимерной, трубу из сшитого полиэтилена разрешается грубо сгибать — она примет нормальную форму без ущерба для себя, как только по ней пустят горячую воду. PEX-труба не продавится под каблуком строителя, не пострадает от замораживания, ее можно только проткнуть или порезать. Таким образом, риск повреждения из-за разгильдяйства рабочих снижается многократно. Вам не придется жалеть о потраченных деньгах!

Дороговизна системы во многом объясняется высокой стоимостью соединительных фитингов, которые обеспечивают бескомпромиссное качество. Как правило, почти все производители запрещают замуровывать соединения труб в стяжку, штукатурку или располагать их в недоступном месте. В случае протечек необходимо иметь доступ для осмотра и ремонта. Компания REHAU гарантирует отсутствие протечек в течение всего срока службы. Это объясняется тем, что для соединения труб из сшитого полиэтилена используются фитинги с надвижной гильзой. В отличие от компрессионных фитингов, они не имеют резьбового соединения, которое со временем неизбежно ослабевает и требует периодической подтяжки. При помощи специального инструмента рабочий расширяет конец трубы, вставляет штуцер и другим инструментом запрессовывает полимерную либо металлическую гильзу. Такое соединение почти не зависит от опытности мастера или прилагаемого усилия — обжим производится инструментом автоматически.

Другие компании-производители также используют метод соединения пресс-фитингами, но от продукции конкурентов фитинги REHAU   отличаются следующим:

в них не используются резиновые уплотнительные кольца, эластичный материал трубы сам является уплотнителем;

герметизация соединения происходит по всей длине втулки фитинга;

внутренний диаметр штуцера фитинга больше, поэтому труба способна пропустить значительно больше воды;

при монтаже не требуется калибровать концы труб и снимать фаску.

Выбирая трубу из сшитого полиэтилена, необходимо в первую очередь определить, для какой цели она будет использоваться.

Для водопроводов можно купить недорогую однослойную трубу без кислородного барьера, например REHAU RAUTITAN his.

Для системы низкотемпературного отопления «теплый пол» можно применить PEXa-трубу REHAU RAUTHERM S с кислородным барьером. Это обоснованный выбор: более тонкие стенки RAUTHERM S с легкостью выдержат невысокую температуру и давление в системе «теплый пол» загородного коттеджа. Но ни в коем случае нельзя использовать такую трубу для радиаторного отопления или подачи горячей воды, особенно в многоэтажных домах — высокая температура или давление приведут к быстрому выходу ее из строя.

Универсальная PEXa-труба REHAU RAUTITAN flex c более толстыми стенками и кислородным барьером может эксплуатироваться при температуре до 95 ° и давлении до 10 бар. Это лучшее решение как для водопроводов, так и для всех систем отопления — радиаторного или «теплого пола». Я рекомендую покупать именно эту трубу, так как многофункциональность и отличные параметры явно оправдывают копеечную разницу в цене.

Существенный недостаток труб из сшитого полиэтилена — большое линейное тепловое расширение. Коэффициент линейного теплового расширения составляет 0,15–0,17 мм/м х °C. Проще говоря, если взять отрезок трубы в 10 м, то при изменении температуры с 20 до 80 °C удлинение составит почти 100 мм! Вспомните, в прошлом номере журнала мы писали про медные трубы — у них удлинение в десять раз меньше. Однако гибкость и эластичность PEX-трубы частично снимает эту проблему. Трубы большой длины при использовании целесообразно заключать в защитный кожух. В таком случае термическое расширение может компенсироваться за счет свободных деформаций трубы в кожухе.

МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ

Следующее поколение труб — многослойные металлополимерные (МП), в просторечии именуемые «металлопластик». По сути, она представляет собой двойную трубу из сшитого полиэтилена PEX c армированием алюминиевой фольгой. Внутренний слой алюминия армирует полимер, улучшая его свойства, в том числе значительно, на порядок снижает коэффициент линейного теплового расширения до 0,023–0,026 мм/м х °C, а также служит кислородным барьером. МП-трубы авторитетных производителей годятся для монтажа как систем водоподачи, так и отопления. Их можно прокладывать в конструкции пола или стен с последующей заделкой, что позволяет устроить отопление типа «теплый пол». Стоимость МП-трубы, как правило, выше чем из сшитого полиэтилена РЕХс. Однако на рынках встречается и дешевая продукция малоизвестных производителей.

Нарезка труб легко осуществляется с помощью специального резака, после чего нужно снять внутреннюю фаску и убедиться в отсутствии загрязнения или стружки в месте соединения. Конец трубы обязательно калибруется универсальным калибратором. Трубы диаметром от 16 до 26 мм могут изгибаться вручную с использованием внутренней или внешней пружины. При этом радиус изгиба не должен быть меньше пяти диаметров трубы. На практике для труб диаметром 26 мм и более нередко приходится использовать угловые фитинги, так как радиус изгиба оказывается слишком большим и неудобным для монтажа в стесненных условиях коммуникационных шахт.

Для соединения труб обычно используют компрессионные резьбовые фитинги. Монтаж достаточно прост и не требует применения специального инструмента. Герметичность обеспечивается уплотнительными резиновыми кольцами, обжимаемыми разрезным кольцом в момент затягивания накидной гайки.

Если позволяет бюджет, я бы не стал использовать компрессионные фитинги, так как у них качество соединения в значительной степени зависит от человеческого фактора. Чуть недотянул или перетянул мастер резьбу — последствия могут проявиться через несколько лет. Резьбовые соединения требуют периодической подтяжки, из-за чего их невозможно скрыть в стяжке или под штукатуркой. Даже самые качественные компрессионные фитинги нельзя замуровывать! Но для МП-труб существует еще один тип фитингов — прессовые. Примерно такой принцип используется в фитингах для РЕХ-труб. Герметизация осуществляется за счет обжима уплотняющих колец металлической обжимной гильзой, а не гайкой. Обжим гильзы производится при помощи инструмента, ручного или электрического, что резко уменьшает влияние человеческого фактора. Надежная конструкция таких фитингов позволяет с гарантией производить скрытые соединения, которые можно залить в бетон или спрятать под штукатурку, не заботясь о доступе. У пресс-фитингов есть только один недостаток: более высокая стоимость по сравнению с компрессионными фитингами.

Несмотря на одинаковое название, металлопластиковые трубы различных производителей отличаются типом и качеством используемого пластика, а также толщиной (от 0,2 до 1 мм) фольги и методом ее спайки (сварки). Также для удешевления трубы вместо сшитого полиэтилена иногда используют недорогие полимеры. Например, внутри может применяться полимер PE-RT, а снаружи — полиэтилен высокой плотности PEHD. Сополимер этилена и октена PE-RT имеет более высокую гибкость, однако его не рекомендуется эксплуатировать при температуре свыше 70 °C. Такие свойства предпочтительны для устройства систем «теплого пола», но не годятся для радиаторного отопления. Будьте внимательны при покупке металлопластика, особенно на строительных рынках, заваленных дешевой китайской продукцией, где риск купить некачественный товар или подделку резко возрастает.

МП-трубы имеют ряд недостатков. Во-первых, несмотря на самый маленький коэффициент линейного теплового расширения среди полимерных труб, удлинение окажется в два раза выше, чем для стали. Не забывайте об этом при проектировании документации в составе проектов коттеджа и монтаже трубопроводов — используйте компенсационные элементы. Во-вторых, при выборе диаметра трубы необходимо учитывать толщину стенки (от 2–3 мм и более), а также принимать во внимание, что из-за своей конструкции фитинги ощутимо уменьшают внутренний диаметр еще на несколько миллиметров. Таким образом, от трубы с внешним диаметром 16 мм остается не более 7–8 мм полезного диаметра. В-третьих, велик риск повреждения по вине строителей. Кирзовый сапог нашего рабочего может привести к разрушению алюминиевого слоя и образованию трещины. В отличие от сшитого полиэтилена, деформированная МП-труба не восстановит форму.

ТРУБЫ ИЗ ПОЛИПРОПИЛЕНА

В 1954 году был изобретен полипропилен, который получают путем полимеризации газа пропилен СН₃СН=СН₂. Существует три типа такого материала. Лучшим для изготовления труб считается статический сополимер пропилена с этиленом (тип 3) — рандом сополимер, сокращенно PPR. Это пластиковая труба серого или белого цвета с достаточно толстыми стенками. В рекламных проспектах фирм-производителей вы прочтете о положительных свойствах, которые во многом повторяют характеристики других полимерных труб. Популярные у строителей полипропиленовые трубы получили широкое распространение в системах водоснабжения, отопления, канализации и считаются недорогим, простым в монтаже материалом. Однако позвольте мне добавить ложку дегтя в бочку рекламного меда.

Как и у сшитого полиэтилена, высокий коэффициент линейного теплового расширения, в среднем 0,15 мм/м х °C, требует на этапах проектирования и монтажа обеспечить свободное движение трубы в пределах величины расчетного расширения. Для этого необходима установка специальных компенсирующих элементов и правильное распределение скользящих и неподвижных опор.

Свойства полипропилена значительно усложняют проблему тепловых удлинений, общую для полимерных труб. Прочностные характеристики и термическая стойкость полипропилена ниже по сравнению со сшитым полиэтиленом PEX. Это приводит к тому, что толщина стенок PPR-труб достаточно высока. Самая дешевая PPR-труба, рассчитанная на номинальное давление PN10, предназначена исключительно для холодной воды. Применять такие трубы для отопления я категорически не рекомендую. Высокая температура в сочетании с давлением неизбежно приведут к аварии. Трубы PN20 отличаются более толстыми стенками и могут применяться как для холодного, так и для горячего водоснабжения. Но не для отопления!

Для улучшения технических параметров полипропилена производители выбрали технологию, применяемую к сшитому полиэтилену. Армирование производится алюминиевой фольгой или стекловолокном. Сначала методом экструзии изготавливают однородную трубу, которую затем плотно охватывают сплошной или перфорированной алюминиевой лентой. Далее полученную конструкцию вновь экструдируют, нанося внешний слой полипропилена. Естественно, что многослойная труба стоит значительно дороже однослойной. Армирование преследует главную цель — снизить температурное удлинение. Неслучайно армированные трубы часто называют стабильными. Коэффициент линейного теплового расширения снижается с 0,15 до 0,03 мм/м х °C (армирование алюминием) или до 0,035 (армирование стекловолокном). Кроме температурной стабилизации, армирование создает антидиффузионный барьер, препятствующий проникновению молекул кислорода в воду. Трубы PN20, армированные стекловолокном, можно рекомендовать для горячей воды. Трубы PN25, армированные алюминием или стекловолокном, используются для отопления.

Ну как, вы еще не запутались в различных типах полипропиленовых труб? Точно так же на стройке неопытные строители могут случайно перепутать трубу PN10, PN20 и PN25. К тому же необходимость покупки разных типов труб для различных условий эксплуатации усложняет расчет требуемого количества материала и ведет к ненужным остаткам. Если же приобрести универсальные трубы высокого качества типа PN25, которые армированы алюминиевой фольгой, то цена погонного метра трубы российского производства с внешним диаметром 20 мм составит более одного евро, что недешево. Труба с толстыми стенками по 4,2 мм имеет небольшой внутренний диаметр; при наружном диаметре трубы 21,6 мм полезными остаются только 13,2 мм. Обращаю ваше внимание, что такую трубу нужно сравнивать по стоимости с МП-трубой внешнего диаметра 16 мм.

У полипропиленовых труб PN25 большего диаметра толщина стенки может составлять 7–9 мм. Например, PPR-труба с внешним диаметром 40 мм имеет проход шириной всего в дюйм — 26,6 мм, что аналогично МП-трубе 32 мм. Нередко частные застройщики совершают стандартную ошибку — смотрят только на внешнюю сторону трубы. Однако при правильном инженерном подходе кажущаяся дешевизна полипропилена становится не столь очевидной. К тому же есть риск получить систему с заниженным внутренним диаметром, что приведет к падению напора воды в водопроводе или недостаточной тепловой мощности системы отопления.

Как правило, PPR-трубы белые или серые, также встречаются и нестандартные расцветки. Качество изделия от цвета не зависит. Резать PPR-трубы достаточно просто недорогим резаком или обычной ножовкой. Низкая гибкость  не позволяет сворачивать их в бухты, поэтому они продаются в отрезках длиной от 2 до 6 м. Это приводит к большому числу соединений, которые нежелательно оставлять без доступа. Монтаж осуществляется сваркой в раструб   сварочным аппаратом с применением недорогих фитингов того же по составу полипропилена, что и трубы. Если используются материалы разных производителей, то перед началом работ необходимо произвести пробную сварку, чтобы гарантировать качество. Сварка труб обязательно сопровождается выдавливанием расплава как наружу, так и внутрь соединения, что неизбежно приводит к дополнительному заужению внутреннего диаметра минимум на 1–2 мм. Низкая квалификация строителей может привести к протечкам, которые часто невозможно отремонтировать без разрушения стен или полов. На моей памяти были такие случаи протечки в местах сварки по прошествии нескольких лет после сдачи работ. Поделюсь собственным опытом.

В моем доме монтаж системы водоочистки был выполнен полипропиленовыми трубами. Я заранее принудил подрядчика специально купить трубу с внешним диаметром 40 мм, чтобы обеспечить дюймовый внутренний диаметр. Обычно он использовал трубу 32 мм, что приводило к заужению выходного диаметра системы водоочистки и могло вызвать падение напора воды. Также я настоял на том, чтобы вместо шаровых кранов в полимерном корпусе поставили более дорогие латунные. Увы, проверено опытом, полипропиленовый кран имеет не слишком долгий строк службы. По прошествии года, уже после истечения гарантийного срока, начало капать соединение. К чести компании-подрядчика, мне бесплатно произвели ремонт. Через пару лет в том же месте снова появилась вода! Мы вышли из положения, подставив обыкновенное ведро. Однако вскоре емкость стала заполняться быстрее, чем за сутки.

Неприятный вопрос требовал безотлагательного решения, медлить далее было  невозможно. Что делать: снова приглашать мастера и платить деньги за негарантированный результат? Я поступил проще: купил недорогой сварочный аппарат, потренировался и самостоятельно исправил протечку. При проведении работ мне стала понятна причина брака: рукав трубопровода в несчастливом месте был сложным по форме и очень неудобным в исполнении. Неудивительно, что капало в одной и той же точке. Справившись с проблемой, я понял, что готов к ремонту любых полипропиленовых трубопроводов.

Серьезный недостаток PPR-труб — множественные соединения с неконтролируемым качеством. Поэтому полипропилен уместен разве что на объектах экономкласса и в стояках большого диаметра, к которым можно обеспечить доступ для ревизии и ремонта. (В следующем номере журнала вы найдете подробную информацию о стоимости различных типов труб и фитингов, а также основные рекомендации по их применению.)

 журнал "Современный Дом" №2 2011