Plastové trubky mají mnoho výhod oproti kovovým, avšak plastové potrubní tvarovky mají své vlastní vlastnosti, které je třeba vzít v úvahu při navrhování a instalaci vnitropodnikových inženýrských systémů. Hovoříme o tepelné nebo lineární roztažnosti.
Co je lineární rozšíření
Lineární roztažnost je zvětšení délky potrubí při vystavení teplotě chladicí kapaliny a prostředí vlivem fyzikálních vlastností polymerů, které pod vlivem teplotních změn způsobují změny ve struktuře materiálu.
Polypropylen má poměrně vysoký koeficient tepelné roztažnosti a když se pracovní médium zahřeje na 70 ° C, může se zvětšit na délku až 1,5-1,7 cm. To je třeba vzít v úvahu při navrhování a instalaci systémů zásobování teplou vodou a vytápění , protože. jinak to povede k deformaci, selhání upevňovacích prvků, provzdušnění a snížení přenosu tepla z baterií.
Pokud provedete instalaci inženýrského systému, aniž byste vzali v úvahu tuto vlastnost polymeru, může to vést k deformaci a poruchám při provozu potrubí, zejména při instalaci systému velké délky (od 10 m).
V praxi vypadá lineární roztažnost jako posun v úseku potrubí: trubky v ohybech a přírubových spojích se zdá, že se odchylují od svislé osy asi o 1,5-1,7 cm.
Chyby v návrhu, kdy specialista zapomene vzít v úvahu koeficient tepelné roztažnosti (CTE), často vedou k odchylce potrubí od dané osy, díky čemuž vypadá úsek potrubí zvlněný.
Absence speciálních kompenzačních prvků vede k tomu, že se trubky začnou ohýbat, prohýbat a deformovat, což výrazně snižuje životnost.
Pro výpočet požadované délky potrubí a umístění kompenzátorů se používá speciální vzorec. Zohledňuje teplotu okolního a pracovního prostředí, typ materiálu (vyztužený/nevyztužený polypropylen) a délku sekce. Výsledný koeficient se převede na centimetry a přičte k odhadované délce potrubí.
To je důležité! Výpočet součinitele tepelné roztažnosti je relevantní pouze pro systémy zásobování teplou vodou a vytápění, kde se voda ohřívá na 70 °C a více. Polypropylenové trubky v systému zásobování studenou vodou prakticky nemění své fyzikální vlastnosti, takže tento parametr není třeba brát v úvahu při instalaci.
Závislost struktury materiálu na vlivu teploty
Je třeba rozlišovat mezi maximální teplotou, kterou PP trubky vydrží, a jejich skutečnými fyzikálními vlastnostmi. Navzdory skutečnosti, že výrobce uvádí bod tání polypropylenu při 170 ° C, ve skutečnosti polypropylenové výrobky začínají měknout již při 135-140 ° C.
Instalace takových trubek bez zohlednění tepelné roztažnosti nepředstavuje pouze riziko deformace. Důsledky chyb v návrhu inženýrských systémů mohou být významné:
- upevňovací prvky se rozpadají;
- v deformované oblasti se hromadí vzduch, což snižuje propustnost systému (tzv. provzdušňování);
- teplota radiátorů a stoupaček klesá, systém pracuje méně efektivně;
- praskne potrubí a dochází k úniku chladicí kapaliny.
Důležité! Pro instalaci inženýrských systémů se používají nevyztužené a vyztužené PP trubky. Ty mají další vrstvu, která chrání vnější polymerovou vrstvu před přehřátím. Díky tomu se snižuje součinitel tepelné roztažnosti potrubí, ale není zcela vyrovnán.
Vyztužené polypropylenové trubky mají menší CTE, ale přesto je třeba s tím počítat.
Průměrné koeficienty tepelné roztažnosti:
- nevyztužené – 0,15 mm / mK;
- vyztuženo kovem – 0,03 mm / mK;
- vyztužený skelným vláknem – 0,035 mm / mK.
Ve skutečnosti koeficient tepelné roztažnosti pro nevyztužené PP trubky 0,15 mm vypadá jako prodloužení úseku o 1 cm na každý metr potrubí, pokud teplota pracovního média dosáhne 70 ° C.
Pozornost! To neznamená, že 5 m dlouhá trubka se při spuštění teplé vody prodlouží o 5 cm. V teplovodních systémech je teplota vody maximálně 65°C, proto bude i koeficient roztažnosti nižší.
Nakonec je však při výpočtu délky inženýrského systému nutné vzít v úvahu skutečné teplotní indikátory. U topného systému se délka trubky může zvýšit o 5 cm nebo více.
Výpočet součinitele roztažnosti pro různé typy potrubí
Existuje vzorec pro výpočet expanze polypropylenových trubek během ohřevu, který umožňuje určit, o kolik se délka potrubí zvýší:
- D je požadovaná délka úseku po zahřátí;
- k je koeficient tepelné roztažnosti;
- DT je návrhová délka potrubí v metrech;
- t je teplotní rozdíl mezi vzduchem v místnosti a chladicí kapalinou.
Například pro instalaci topného systému o délce 10 metrů a návrhové teplotě chladicí kapaliny 90 ° C budou použity polypropylenové trubky vyztužené hliníkem.
Teplota v místnosti při instalaci je 25°C. Pomocí vzorce můžete určit délku úseku po zahřátí: 0,03*(90-25)*10 = 19,5 mm.
Tzn., že při návrhu vyztuženého polypropylenového potrubí o délce 10 m je nutné připočítat i délkovou rezervu 1,95 cm.
Instalace s ohledem na index lineární roztažnosti
Při instalaci potrubí pro zásobování teplou vodou a vytápění (včetně systému “teplé podlahy”) je nutné vzít v úvahu prodloužení potrubí v důsledku vystavení vysokým teplotám.
Optimální volbou produktů pro instalaci potrubí jsou vyztužené trubky se sklolaminátovou nebo hliníkovou vnitřní vrstvou. Výztuž – vrstva fólie nebo sklolaminátu – absorbuje část tepelné energie z chladiva a snižuje koeficient tepelné roztažnosti polymeru. Díky tomu se také sníží potřeba kompenzace fyzických změn.
Pravidla pro instalaci potrubí s ohledem na lineární expanzi:
- mezi potrubím a stěnou v místnosti musí být ponechána malá mezera, protože trubky se mohou při zahřátí odchýlit od své osy a jít ve vlnách;
- zvláště důležité je ponechat malé mezery v rozích prostor, kde jsou potrubí spojena otočnými spojkami nebo přírubami;
- na dlouhých úsecích potrubí jsou instalovány speciální lineární kompenzátory, které současně fixují potrubí v jeho rovině, ale umožňují jeho pohyb ve směru instalace;
- je žádoucí snížit počet tuhých spojů, aby se zajistila flexibilita potrubí.
U některých teplovodních a otopných soustav na bázi vyztužených i nevyztužených výrobků můžete vidět různé metody tzv. samokompenzace tepelné roztažnosti v důsledku elastické deformace polypropylenu.
Nejčastěji se používají kompenzační sekce ve tvaru smyčky – kroužkové otáčky s pohyblivou fixací na stěně. Smyčka získaná jako výsledek takové instalace se smršťuje a roztahuje, když je chladicí kapalina ohřívána / ochlazována, aniž by byla ovlivněna poloha a geometrie potrubí v jiných úsecích.
Kompenzátory dilatace potrubí
Kromě samokompenzace je možné zabránit deformaci potrubí v důsledku tepelné roztažnosti pomocí přídavných zařízení – mechanických kompenzátorů. Instalují se na části potrubí ve tvaru L a U a jsou posuvnými podpěrami, kterými prochází potrubí.
Speciální expanzní kompenzátory jsou rozděleny do několika typů:
- Axiální (vlnovce) – zařízení ve formě dvou přírub, mezi nimiž je pružina, která kompenzuje stlačení a roztažení části potrubí. Připevněno k podpěře.
- Smyk – slouží k vyrovnání osové odchylky úseku potrubí při tepelné roztažnosti.
- Otočné – jsou instalovány na úsecích odbočení dálnice, aby se snížila deformace.
- Univerzální – kombinují dilatace ve všech směrech, kompenzují rotaci, smyk a stlačení trubky.
Kozlov kompenzátor
Existuje také nový typ zařízení, pojmenovaný po svém vývojáři – kompenzátor Kozlov. Jedná se o kompaktnější zařízení, které vypadá jako část polypropylenového potrubí.
Uvnitř kompenzátoru je pružina, která absorbuje expanzní energii potrubí v místě, smršťuje se, když se voda ohřívá, a expanduje, když se ochladí. Výhodou kompenzátoru Kozlov oproti jiným typům zařízení je snadnější a jednodušší montáž a také snížení spotřeby výztuže.
Na rozdíl od smyčkového úseku stačí při montáži Kozlovova kompenzátoru potrubní díl připojit přírubovým nebo přivařeným způsobem.
Vlivem teplot se prodlužuje délka potrubí. Toto se nazývá lineární expanze. Protože se po zahřátí mění struktura materiálu. Polypropylen má vysoký koeficient tepelné roztažnosti.
Typ polypropylenových trubek
Jak vypočítat koeficient roztažnosti potrubí
Při zahřátí pracovního prostředí na 70 stupňů se polypropylenové trubky mohou prodloužit až o 1,7 cm, což je důležité vzít v úvahu při instalaci a návrhu zásobování budovy termální vodou. A také při sčítání vytápění. V opačném případě se trubky deformují, upevňovací prvky se zlomí a přenos tepla baterií se sníží.
Pro správný výpočet koeficientu roztažnosti trubek používají odborníci vzorec. To umožňuje určit velikost nárůstu polypropylenových trubek různých typů. Tento vzorec vypadá takto: D uXNUMXd k * DT * t.
Zde je podrobné dekódování symbolů:
- D je délka zvětšené oblasti po zahřátí;
- k je koeficient tepelné roztažnosti;
- DT – projekt délky potrubí v záběrech;
- t je teplotní rozdíl mezi nosičem a vzduchem v budově.
Například k instalaci topného systému o délce 10 metrů a teplotě chladicí kapaliny 90 stupňů pomocí vyztužených polypropylenových trubek. Teplota v budově během provozu dosahuje 25 stupňů. Přísně podle vzorce je délka úseku určena při zahřátí 0,03 * (90-25) * 10 = 19,5 mm.
V návaznosti na to musí být u polypropylenového potrubí o délce 10 m v době projektování přidáno minimálně 19,5 mm. skladem.
Zohlednění lineární roztažnosti během instalace
Při montáži horkého tepelného potrubí, stejně jako topného systému, je nutné vzít v úvahu nárůst potrubí v důsledku vystavení vysokým teplotám. Specialisté mají speciální tabulku ukazatelů, podle kterých se při výpočtech řídí.
Nejlepší volbou pro výrobu potrubí jsou materiály vyztužené skelnými vlákny. Zpracovávají se fóliovou vrstvou nebo sklolaminátem. To pomáhá absorbovat tepelnou energii z nosiče tepla a snižovat koeficient roztažnosti.
Je třeba mít na paměti, že expanze trubek vyztužených skelným vláknem je také nevyhnutelná, když je místnost vytápěna. Proto všechny podobné výpočty platí pro tento materiál.
Lineární roztažnost vyztužených polypropylenových trubek se počítá vždy před zahájením montážních prací. Aby nedošlo k nepříjemným “překvapením” po instalaci.
Kompenzátor dilatace potrubí
Mechanické kompenzátory jsou nutné, aby nedocházelo k deformaci trubek v důsledku jejich zahřívání. Jsou instalovány v odpovídajících částech potrubí. Jedná se o druh podpory schopné klouzání. Vede jimi potrubí.
Existuje několik různých kompenzátorů:
- axiální;
- stříhat;
- rotační;
- univerzální.
Kromě uvedených vznikl nový typ kompenzátoru, který dostal jméno po svém vývojáři – kompenzátor Kozlov. Pohodlný, kompaktní přípravek, podobný trubkovému dílu.
