Выбор и особенности монтажа пластиковых труб отопления и водоснабжения

В этой статье мастер сантехник расскажет какие типы пластиковых труб широко представленны сегодня на рынке оборудования для отопления и водоснабжения (ПНД, ПВД, из сшитого полиэтилена, PE-RT, металлопластиковые, полипропиленовые), как правильно их монтировать.

Выбор труб с учетом условий эксплуатации

Трубы и соединительные элементы из полиэтилена, полипропилена, полибутилена, металлополимеров могут применяться не для всех сетей. Для каждого из них существуют свои условия эксплуатации и они могут сильно различаться.

Трубы ПНД (полиэтилен низкого давления)

Применяются при монтаже водопровода для холодной воды (труба напорная ПНД для питьевой воды), а также используются при монтаже систем напорной канализации. Нельзя применять в системах горячего водоснабжения и отопления.

Полиэтилен низкого (ПНД) и высокого давления (ПВД) в чем отличия?

ПВД - низкая плотность материала, получаемого при полимеризации этилена при повышенном давлении. Температура плавления — порядка 110°С. Трубы из ПВД обычно предназначены для монтажа безнапорной (самотечной) канализации и как оболочка для прокладки электрических коммуникаций. Из него производится широкий спектр продукции — пакеты и упаковочная пленка, трубы, изоляция электрических кабелей высокого напряжения, баки и канистры, фурнитура для мебели и т.д.

ПНД - отличается более высокой плотностью и лучшими характеристиками прочности по сравнению с ПВД.

Температура плавления — порядка 130°С, что на 20° выше, чем у ПВД. Влаго- и газопроницаемость ПНД в 5 раз ниже, чем у ПВД, он обладает большей химической стойкостью к жирам и маслам. Обычно данный вид труб применяют для наружного монтажа трубопроводов по подаче холодной воды. Трубы ПНД в настоящее время изготавливаются из полимера марки ПЭ-100, пришедшему на смену ПЭ-80. Такие полиэтиленовые трубы можно рекомендовать и для монтажа напорной канализации.

Основное применение труб ПНД - наружняя прокладка для холодного водоснабжения, а полипропиленовых неармированных труб - внутренняя, т.к. трубы ПНД выдерживают более низкие температуры, да и смотрятся они неподходяще для прокладки внутри квартиры. Чаще всего труба выпускается в чёрном цвете и вдоль всей длины имеет синюю полосу, что означает пригодность для использования с холодной водой.

Преимущества полимерных труб ПНД и ПВД:

• Имеют долгий срок службы — не менее 50 лет;
• Не требуют катодной защиты при укладке в грунт, т.к. не подвержены электрохимической коррозии;
• При равных характеристиках стоимость полиэтиленовых труб ниже, чем стальных;
• Внутренний диаметр труб не меняется со временем, т.к. внутренняя поверхность гладкая и на ней не отлагаются накипь и не скапливаются биологические отложения;
• Теплопотери и степень образования конденсата на наружной поверхности крайне малы, т.к. пластиковые трубы обладают низкой теплопроводностью;
• Трубы ПНД, в случае замерзания жидкости внутри, не лопнут, т.к. диаметр трубы может увеличиваться под напором замерзшей воды на 5–7 % и вернется к прежнему диаметру после оттаивания;
• Масса труб в 6 раз ниже веса стальных труб аналогичных диаметра и предельного рабочего давления, что значительно облегчает транспортировку и монтаж;
• Высокая стойкость к гидроударам (низкий модуль упругости труб ПНД);
• Сварка труб из полиэтилена намного проще, быстрее и дешевле, чем стальных труб, сварные соединения труб ПНД надежны весь период их эксплуатации;
• Полиэтиленовые трубы разрешены к использованию в системах, снабжающих  питьевой водой, полностью экологически безопасны.
• Стойкость к низким температурам от -50°С и ниже.

Минусы труб ПНД и ПВД:

• Нельзя использовать в системах отопления и горячего водоснабжения, рабочая температура около 45°С, с кратковременным повышением до 80°С;
• Монтаж по специфической технологии;
• Менее механически устойчивы по сравнению со стальными и чугунными трубами. срок эксплуатации полимерных труб, уложенных в грунт, зависит от подвижности грунта;
• Их эксплуатационные характеристики снижаются под воздействием ультрафиолета (степень стойкости к ультрафиолету зависит от катализаторов, примененных в процессе производства гранул ПНД).
• Подвержены растрескиванию под воздействием окружающей среды, однако у высокомолекулярных марок изделий из ПНД этот недостаток отсутствует.

Металлопластиковые трубы (металлополимерные)

Преимущества металлопласта:

• Устойчивы к коррозии благодаря пластиковому покрытию,
• Химически нейтральны,
• Легко обрабатываются, гнуть можно даже руками,
• Низкий коэффициент теплового расширения, а это несомненный плюс при монтаже теплого водяного пола - можно не бояться, что трубы при подаче горячей воды разрушатся.

Единственным существенным недостатком металлопластиковых труб является их относительно высокая стоимость, причем на конечную стоимость в основном влияют не сами трубы, а необходимые для монтажа фитинги и специальные инструменты. Однако достоинства металлопластиковых труб с лихвой перекрывают затраты.

Для чего в металлопластиковых трубах используется тонкая алюминиевая трубка или фольга?

Это так называемый "кислородный барьер" - преграда для кислорода, содержащегося в воздухе, чтобы он не попал через пористую структуру пластика трубы в воду (диффузия) и не вызвал коррозию элементов отопления или водоснабжения. К тому же алюминиевая вставка в разы снижает изменение размеров трубы при ее нагреве горячей водой или охлаждении, если прекращена подача горячей воды.

Почему алюминиевая фольга внутри металлопласта, сваренная "встык", лучше, чем сваренная "внахлест"?

Сварка фольги «встык» повышает прочность труб, а также их гибкость и способность к фиксации требуемой формы в отличие от более дешевого способа «внахлест» приблизительно на 15%.

Трубы из сшитого полиэтилена

PEX сшитый полиэтилен – это технологический термин, который означает специальный технологический процесс, в результате которого полиэтилен перестаёт быть термопластичным материалом, не плавится и становится высокоэластичным. И без того высокие прочностные свойства сшитых полиэтиленовых труб можно увеличились за счёт их армирования алюминиевой оболочкой или при помощи синтетических нитей повышенной прочности, что и делают многие производители, например, трубы из сшитого полиэтилена TECE

Под сшивкой подразумевается создание пространственной решётки в полиэтилене высокой плотности за счёт образования объёмных поперечных связей между макромолекулами полимера. Относительное количество образующихся поперечных связей в единице объёма полиэтилена определяется показателем «степени сшивки». Степень сшивки – это отношение массы полиэтилена, охваченного трёхмерными связями к общей массе полиэтилена. Всего известно четыре промышленных способа сшивки полиэтилена, в зависимости от которых сшитый полиэтилен индексируется соответствующей буквой.

PEX-a: сшивка органическими пероксидами или гидропероксидами, мин. степень сшивки по ГОСТ - 70, метод сшивки - химический

PEX-b: сшивка органическими силанидами (силанами), мин. степень сшивки по ГОСТ - 65, метод сшивки - химический

PEX-c: сшивка потоком элементарных частиц (радиационный метод), мин. степень сшивки по ГОСТ - 60, метод сшивки - физический

PEX-d: сшивка азотированием, мин. степень сшивки по ГОСТ - 60, метод сшивки - химический

Плотность сшивки у PEX-a максимальная и достигает 70-75%. Это позволяет говорить об максимальных гибкости среди аналогов и эффекте памяти (при разматывании бухты труба практически сразу принимает исходную прямую форму). Перегибы и заломы, которые могут появиться в процессе монтажа, можно исправить, если немного нагреть трубу строительным феном. Основной минус – это высокая цена, так как технология пероксидной сшивки считается самой дорогой.

У PEX-b плотность сшивки достигает 65%. Такие трубы отличаются невысокой ценой, они устойчивы к окислению, имеют высокие показатели давления, при котором происходит разрыв трубы. По надежности они практически не уступают трубам PEX-A: хоть процент сшивки тут ниже, но прочность связей выше, чем при пероксидной сшивке. Из минусов отметим жесткость, поэтому согнуть их будет проблематично. Кроме того, эффекта памяти тут нет, поэтому первоначальная форма трубы будет восстанавливаться плохо. При появлении заломов помогут только соединительные муфты.

У PEX-c степень сшивки достигает 60%, такие трубы имеют неплохую молекулярную память, они более гибкие, чем PEX-B, но в процессе эксплуатации на них могут образовываться трещины. Заломы исправляются только соединительными муфтами. В России такие трубы не нашли широкого распространения.

У PEX-d степень сшивки невысокая, около 60%, поэтому по эксплуатационным качествам трубы значительно уступают аналогам и сегодня почти не применяются.

Преимущества труб из сшитого полиэтилена такие же, как у металлопластиковых, но есть и дополнительные плюсы:

• Стабильность формы: при отсутствии нагрузки на трубы из сшитого полиэтилена они не деформируются при температурах вплоть до 200 градусов.
• Высокая износостойкость на истирание.
• Устойчивость к появлению трещин и коррозии.
• Высокая ударная прочность и ударная вязкость в местах надрезов даже при температурах до -50 градусов. Благодаря образующимся поперечным связям – из которых состоит сшитый полиэтилен – труба хорошо переносит воздействие низких температур.
• Высокая стойкость к воздействию химически активных веществ.
• Отличные усадочные качества материала.
• Отсутствие выделения вредных веществ.
• Сшитый полиэтилен не такой ломкий в сравнении с обычным полиэтиленом, поэтому может быть использован в зависимости от степени механической нагрузки в диапазоне температур -120…+120 градусов. При отсутствии механического воздействия на трубы сшитый полиэтилен способен выдержать температуру в течение непродолжительного отрезка времени до +120 градусов.
• Срок службы труб из сшитого полиэтилена: более 15 лет, в условиях постоянного внутреннего давления в 9 бар и при температуре рабочей среды в 95 градусов; более 50 лет, в условиях постоянного внутреннего давления в 9 бар и не меняющейся температуре в 70 градусов.

Недостатки труб из сшитого полиэтилена практически отсутствуют, за исключением их высокой цены.

Что такое эффект памяти?

Эффект памяти присущ любому сшитому полиэтилену. Отличие PEX-a в технике восстановления заключается лишь в том, что PEX-a сшивается во время экструзии, и первоначальная форма, которую стремится вернуть трубопровод, – прямая. PEX-b и PEX-с, как правило, сшиваются уже после формирования в бухты, и, соответственно, форма, к которой будут стремиться трубопроводы – это окружность с радиусом, равным радиусу бухты.

Каким же образом кислород проникает через толщу полиэтилена и растворяется в воде?

Этот процесс называется диффузией газов, процесс, при котором какое-либо газообразное вещество может проникнуть сквозь толщу аморфного материала за счёт разности парциальных давлений данного газа с обеих сторон вещества. Энергия, которая позволяет пропускать газ сквозь толщу пластика, возникает в результате разности парциальных давлений кислорода в воздухе и кислорода в воде. Парциальное давление кислорода в воздухе при нормальных условиях составляет 0,147 бара. Парциальное давление в абсолютно деаэрированной воде составляет 0 бар (независимо от давления теплоносителя) и растёт по мере насыщения кислородом воды.

Почему трубы из полиэтилена PEX-b нежелательно монтировать при помощи фитингов с надвижной гильзой?

А потому, что во время такого монтажа конец трубы расширяется при помощи экстрактора. Относительное удлинение при разрыве у PEX-b по сравнению с PEX-a меньше за счёт более прочных силановых связей. Поэтому процедура расширения трубопровода для PEX-b приводит к накапливанию микротрещин, сокращающих срок службы соединения.

В продаже также можно встретить трубы PEX-EVOH. Что это?

Трубы PEX-EVOH отличаются они не способом сшивки, а наличием внешнего дополнительного антидиффузного слоя из поливинилэтилена, который еще больше защищает изделие от попадания внутрь трубы кислорода. По способу сшивки они могут быть любыми.

Полимерные трубы PE-RT

Термостойкий полиэтилен PERT является сравнительно новым материалом, применяемым для производства труб. В последнее время получил широкое распространение, благодаря использованию в низкотемпературных системах отопления, таких как "теплый пол". На сайте представлены несколько производителей PERT, например: трубопроводная система TECEfloor, трубы PE-RT компании NED Thermo.

В отличие от обычного полиэтилена, у которого в качестве сополимера используется бутен, в PERT сополимером является октен (октилен С8H16). Молекула октена имеет протяжённую и разветвленную пространственную структуру. Образуя боковые ветви основного полимера, сополимер создаёт вокруг главной цепи область взаимопереплетённых цепочек сополимера. Эти ветви соседних макромолекул образуют пространственное сцепление не за счёт образования межатомных связей как у PEX, а за счёт сцепления и переплетения своих «ветвей».

Термоустойчивый полиэтилен обладает рядом свойств сшитого полиэтилена: стойкость к высоким температурам и ультрафиолетовым лучам. Однако трубы PERT не обладают долговременной стойкостью к ВЫСОКИМ температурам и давлению, а также являются менее кислотостойким, чем из сшитого полиэтилена PEX. Сшитый полиэтилен со временем мало теряет в своей прочности, даже при высоких температурах. При этом график падения прочности прямой и легкопрогнозируемый. У PERT график при высоких температурах имеет излом, который наступает уже через два года эксплуатации. Точка излома называется критической, при достижении этой точки материал начинает активно ускорять потерю прочности. Всё это приводит к тому, что труба, которая достигла критической точки, очень быстро выходит из строя. Но происходит это при температурах теплоносителя от 80 градусах по Цельсию и выше.

То есть, использование труб PERT в низкотемпературных системах отопления, таких как "теплый пол", вполне оправдано!

У PERT есть и преимущество - в отличие от сшитого полиэтилена он является термопластическим материалом, т.е. способным к многократному расплавлению и свариванию.

Полипропиленовые трубы

РР по международной классификации - это усовершенствованный вид пластиковых труб, более прочные и устойчивые к воздействию высоких температур.

Полипропиленовая труба, в отличие от металлопластиковой трубы, представляющей собой алюминиевуюй трубку, покрытую внутри и снаружи защитным слоем пластика,  — полностью пластиковая.  Трубы полипропиленовые жестче металлопластиковых труб, поэтому поставляются мерными отрезками, а не в бухтах. Труба с металлической прослойкой в середине и красной маркировкой применяется для горячего водоснабжения и систем отопления.

Трубы из полипропилена делятся на три категории:

• PN 10 — для холодного водоснабжения (до +20°С) и тёплых полов (до +45°С), номинальное рабочее давление 1 МПа (10,2 кг/см²), тонкостенный вариант;
• PN 20 — для горячего водоснабжения (температура до +80°С), номинальное давление 2 МПа (20,4 кг/см²), универсальная труба;
• PN 25 — для горячего водоснабжения и центрального отопления (до +95°C), номинальное давление 2,5 МПа (25,49 кг/см²), армированные алюминиевой фольгой.

Фольга из алюминия в трубах PN 25 находится ближе к наружной стороне, чаще всего перфорирована, что позволяет не применять клей для скрепления слоев трубы. 

Соединение полипропилена с алюминием значительно повышает стабильность и прочность труб. Наиболее теплостойкая разновидность полипропилена — рандом сополимер (маркировка PP Typ 3).

Преимущества полипропиленовых труб:

• Пластичный, прочный материал,
• Работают в диапазоне температур от -10 до 90°С, допускают кратковременное повышение температуры до 110°С,
• При замерзании воды труба из полипропилена не разрушается, а после оттаивания, труба возвращается к исходным размерам,
• Абсолютно коррозионностойкие, не подвержены соляным и известковым отложениям,
• Меньшие потери тепла по сравнению с металлическими трубами, благодаря низкому коэффициенту теплопроводности, как следствие - отсутствие конденсана на наружных стенках трубы.
• Не токсичны, не изменяют вкус и запах протекающей по ним воды,
• Бесшумны, благодаря гладкой внутренней поверхности,
• Устойчивы к перепадам давления, в том числе и к гидравлическим ударам,
• Простой и быстрый монтаж,
• Длительный срок эксплуатации,
• Трубы дешевле и легче стальных.
• Экономия тепла при транспортировке горячей воды составляет от 10 до 20%, по сравнению с металлическими,
• Пропускная способность трубы не уменьшается с течением времени, т.к. отсутствует химическая коррозия.

Армированная или неармированная?

Т.к. полипропилен обладает "неприятным" свойством термического удлинения при нагреве, то неармированные полипропиленовые трубы лучше (да и дешевле) применять в системах холодного водоснабжения, а армированные - в системах отопления и горячего водоснабжения.

А зачем вообще применять неармированную трубу, если у нее столько недостатков?

А потому что дешево, к тому же в системах холодного водоснабжения температурные расширения незначительны. Хотите платить больше за армированную в данном случае? А зачем?!

Какую полипропиленовую трубу лучше использовать?

С наружной армировкой или внутренней? Армировка алюминием полипропиленовых труб служит только для уменьшения их теплового расширения (сжатия) и на прочностные характеристики труб никак не влияет. Без разницы.

Какая полипропиленовая труба лучше для монтажа?

Неармированная и армированная стекловолокном, т.к. стекловолокно плавится вместе с полипропиленом и соединение получается очень прочным и качественным. Самые "хлопотные" - трубы, армированные алюминием. Перед нагревом и соединением труб с наружной армировкой и труб с внутренней армировкой слой алюминия обязательно удаляется (выскребается) при помощи специального зачистного инструмента. Это очень важно, иначе не будет качественного соединения! Трубы, армированные алюминием, считаются устаревшими, более современные и практичные - это полипропилен, армированный стекловолокном.

Какие трубы наиболее подвержены изменению размеров при нагреве или охлаждении?

При изменении температуры окружающего воздуха или  жидкости на 10°С каждый метр трубы удлинится или укоротится соответственно:

• Pex-Al-Pex (металлопластиковые трубы, сшитый полиэтилен, армированный алюминием) на 0,26 мм.;
• Pex-Evon-Pex (металлопластиковые трубы, сшитый полиэтилен, армированный этиленвиниловым спиртом) на 0,21 мм.;
• PP-Al-PP (полипропилен, армированный алюминием) на 0,3 мм.;
• PE (полиэтилен без армирования) на 1,4 мм.;
• PP (полипропилен без армирования) на 1,5 мм.
• PP (полипропилен, армированный стекловолокном) на 0,15 мм.

Например: 10 метров трубы Pex-Al-Pex при ее нагреве на 50°С удлинится на 0,26х5х10=13мм., а труба PP при тех же условиях на 1,5х5х10=75мм. Отличие больше, чем в 6 раз! Для надежной и долгосрочной трубопровода обязательно учитывайте это температурное расширение, чтобы не допустить его разрушения, особенно это касается систем отопления, горячего водоснабжения и, в меньшей степени, систем теплых полов.

Температурная деформация пластиковых труб

Самые стабильные трубы: полипропиленовые, армированные стекловолокном и трубы из сшитого полиэтилена

Стабильность трубы характеризует изменение ее размеров в результате нагрева или охлаждения. Неармированные трубы увеличиваются по длине примерно в 5-6 раз больше, чем армированные. Как следствие: провисания, выскакивание из крепежных клипсов, а то и разлом трубопровода, при отсутствии компенсаторов (петлевых, змеевидных и т.д.). 

Вывод: неармированные полипропиленовые трубы нужно использовать только для подвода холодной воды, а для горячего водоснабжения и отопления лучше использовать армированные или трубы из сшитого полиэтилена.

Пластиковые трубы могут служить вечно?

Нет, конечно, ведь это как-никак органическое соединение, как бы "полуживое", и рано или поздно они выйдут из строя, причем весь трубопровод практически единовременно. Радует то, что произойдет это через много лет.

Продолжительность использования полипропиленового трубопровода в системах отопления и горячего водоснабжения составляет более 25 лет, а в трубопроводах для холодной воды — до 50 лет. Резкое сокращение срока службы происходит только при больших превышениях расчетной температуры воды и давления в системе. Кратковременное превышение температуры свыше 100°С не оказывает отрицательного влияния на срок службы трубопровода.

Для обустройства теплых полов можно выбирать как армированные, так и неармированные трубы, но предпочтение лучше отдать армированным трубам, зачем создавать себе лишние проблемы, связанные с температурными удлинением труб? Итог: для прокладки трубопроводов горячего водоснабжения и отопления лучше использовать армированные трубы, а не использовать более дешевую неармированную и потом ломать голову для решения проблем ее температурного удлинения.

Видео

В сюежете - Как правильно их монтировать различные виды пластиковых труб

Покупая трубу, пользователю чаще всего приходится выбирать оптимальное соотношение между доступной для него ценой и приемлемым качеством. Часто выбор склоняется в сторону экономичности проекта. Но и среди более дешевых предложений нужно тщательно изучить свойства изделия и взвесить все аргументы. Если сомнения остаются, то совет опытного специалиста поможет определить, какие трубы лучше выбрать для водопровода, как избежать распространенных ошибок.

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Установка радиатора и работа с трубами из сшитого полиэтилена