Быстрое проникновение на рынок современных строительных технологий не могло не коснуться и инженерного оборудования зданий. Сегодня не нужно убеждать проектировщиков, строителей и монтажников в преимуществах применения современных полимерных трубопроводов.
Важную роль сыграло и распространение таких прогрессивных решений в области обеспечения комфортного климата в помещении, как "теплый пол", другие виды панельного отопления и охлаждения. Производители новых трубопроводных систем предложили более простые и удобные способы их монтажа.
В нашей стране для внутренних трубопроводных систем холодного и горячего водоснабжения и отопления до последнего времени в основном применялись стальные трубы, и только для гибких подводок к санитарным приборам использовались полиэтилен (холодная вода) и сплавы меди (горячая вода). Однако многолетний опыт показал, что стальные трубы подвержены коррозии, срок их эксплуатации меньше, чем срок до капитального ремонта здания, продукты коррозии материала труб ухудшают качество воды и засоряют внутреннюю полость труб, уменьшая их пропускную способность и ухудшая работу арматуры и устройств системы автоматического регулирования. Скорость коррозии стальных труб регламентирована СНиП 41.02.-2003 "Тепловые сети" и РД 153-34.20.599-99 "Типовая инструкция по периодическому освидетельствованию тепловых сетей в процессе эксплуатации". В этих документах отмечено, что скорость наружной коррозии стальных труб не должна превышать 0,03 мм/г., а скорость внутренней коррозии квалифицируется так: слабая – до 0,04, средняя – до 0,05, сильная – до 0,02, аварийная – более 0,02 мм/г. В этой связи был необходим поиск альтернативных решений, обеспечивающих работу трубопроводов в процессе эксплуатации без коррозионных разрушений.
Параметры транспортировки горячей воды в системах водоснабжения и отопления нормализованы в ГОСТ Р 52134 "Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления", гармонизированным с ISO/FDIS 10508: 2005 (E).
Температурно-временные режимы работы трубопроводов приведены в табл., где приняты следующие обозначения: Траб – рабочая температура или комбинация температур транспортируемой воды, определяемая областью применения; Тмакс – максимальная рабочая температура, действие которой ограничено по времени; Тавар – аварийная температура, возникающая в аварийных ситуациях при нарушении систем регулирования.
Максимальный срок службы трубопровода для каждого класса эксплуатации определяется суммарным временем его работы при Траб, Тмакс, Тавар и составляет 50 лет. При меньшем сроке службы все временные характеристики, кроме Тавар, следует пропорционально уменьшить.
Могут устанавливаться другие классы эксплуатации, но значения температур должны быть не более указанных для класса 5.
Следует отметить, что данные табл. не противоречат нормам и составлены для средней климатической зоны. При проектировании систем для других климатических зон продолжительность действия рабочей температуры транспортируемой воды пересчитывается согласно статистическим данным для соответствующей климатической зоны. Трубы из полимерных материалов имеют некоторые особенности по сравнению со стальными. На них обращают внимание при выборе материала трубопровода. Для изготовления труб используют полипропилен (PPR), сшитый полиэтилен (РЕХ), полибутен (РВ), хлорированный поливинилхлорид (PVC-C) и новый материал – теплостойкий полиэтилен (PERT).
Одним из требований к материалу труб является стойкость к хлору, ставшему за последние 100 лет практически универсальным средством для обработки питьевых и сточных вод. Схемы очистки и обеззараживания питьевой воды опираются на критерии, сформулированные в СанПиН 2.14.1074-01 "Питьевая вода", в соответствии с требованиями которых сертифицируются и пластмассовые трубы для транспортировки воды. Практика подтверждает: полимерные трубные материалы не подвергаются воздействию растворенного в воде хлора, и при этом качество воды соответствует санитарным нормам.
Правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов регламентированы следующие предельно допустимые концентрации кислорода в подпиточной воде для закрытых систем теплоснабжения: для котлов с рабочим давлением до 39 МПа и паропроизводительностью 2 т/ч и более, без экономайзеров и с чугунными экономайзерами – не более 100 мкг/кг; при наличии стального экономайзера – не более 300 мкг/кг; для водогрейных котлов – не более 50 мкг/кг. Повышение содержания кислорода в подпиточной и сетевой воде ускоряет коррозию нагретых поверхностей котлоагрегатов. Свои требования к содержанию кислорода в теплоносителе предъявляют и отопительные приборы различных видов.
В связи с этим в ГОСТ Р 52134 (п. 5.1.13) установлена максимально допустимая норма кислородопроницаемости для классов эксплуатации 3–5 (п. 5.2.1), составляющая не более 0,1 г (м3·сут).
Для защиты от диффузии кислорода стенки пластмассовых труб изготавливают многослойными с введением в качестве противодиффузионного барьера прослоек алюминия (Al) или этиленвинилового спирта (EVOH). В маркировке труб обычно указывается условная область применения. Например: 70 °С – 10 бар (горячее водоснабжение); 90 °С – 6 или 10 бар (отопление).
Одним из наиболее распространенных материалов для транспортировки горячей воды является сшитый полиэтилен (РЕХ) и композиционные материалы на его основе. Объемы применения труб из сшитого полиэтилена и металлополимерных на их основе растут в основном за счет уменьшения использования стальных и медных труб.
Большинство трубных систем из сшитого полиэтилена может выдерживать температурный режим эксплуатации по классу 5. Выпускаются также трубы только для горячего водоснабжения, что обычно отражается в их маркировке.
В России трубы из сшитого полиэтилена без диффузионной защиты изготавливают компании "Бир Пекс" и "Ван Тубо". Трубы из сшитого полиэтилена с противодиффузионным слоем из этиленвинилового спирта (РЕХ-EVOН) поставляются зарубежными фирмами Rehau, Comap, Giacomini, Golan Plastic Products, KAN, Hewing, Purmo, Pipe Life, Tiemme Raccorderie, Uponor, Viega, Wavin, Wirsbo и др. В нашей стране наладили производство таких труб (с теплоизоляцией для подземной прокладки) компании "Полипластик" и "ТВЭЛ-Пэкс".
Трубы из сшитого полиэтилена с противодиффузионным слоем из алюминия (РЕХ-Al-РЕХ), или, как их еще называют, металлополимерные (MP-Multilayer PE/Al), в России производят несколько предприятий ("Казаньоргсинтез", "Каучук-Пласт", "Металлополимер", НПО "Пластик", "Маяк-93", "Омскводпром", ООО "Валтек") в основном из импортных компонентов и на зарубежномоборудовании. В то же время на отечественном рынке не ощущается недостатка в предложении металлополимерных труб на основе РЕХ, выпускаемых европейскими (CoES, Comap, Ennetiemme, Frankishe, Geberit, Henco, Hewing, Kisan, Oventrop, Prandelli, Rehau, TECE, Valsir и др.) и азиатскими (LG Chemical и др.) предприятиями.
Поскольку сшитый полиэтилен не сваривается и не склеивается, соединение труб между собой и с арматурой осуществляется механическими штуцерными соединениями с обжимом трубы на штуцере цангой с накидной гайкой, надвижной муфтой или опрессовочной муфтой (пресс-фитинг). Последние два типа соединения более дешевые и используются при больших объемах монтажа. Соединительные детали и арматура для труб из РЕХ, РЕХ-EVOН, РЕХ-Al-РЕХ, монтажный инструмент в Россию пока в основном импортируются. Проектирование и монтаж трубопроводов производятся по СП 40-103-98 "Проектирование и монтаж систем холодного и горячего водоснабжения с использованием металлополимерных труб" и СП 41-102-98 "Проектирование и монтаж систем отопления с использованием металлополимерных труб".
Композиция PEX-Al-PEX – наиболее распространенная для металлопластиковых труб, но не единственная. Существуют и другие варианты. Например, полимерные слои могут быть выполнены из полиэтилена высокой плотности (PEHDAlPEHD), полиэтилена повышенной термостойкости (PERT-Al-PERT). Известны и сочетания, когда внутренний и внешний полимерные слои изготавливаются из различных материалов: PEX-Al-PE (материал наружного слоя – линейный полиэтилен) и PEX-Al-PEHD. А такие фирмы, как Aquatherm, Wefa Plastic (Германия), Prandelli (Италия), Dizayn Group (Турция) выпускают многослойные трубы на основе полипропилена, преимуществом которых является возможность соединения методом сварки.
Новый продукт на рынке инженерного оборудования – трубы из полиэтилена с повышенной термостойкостью PERT (Polyethelene of Raised Temperature Resistance), не вошедшие в ГОСТ Р 52134-2003, но уже широко применяющиеся в России и за рубежом.
Этот материал – сополимер этилена с октеном – был разработан специалистами компании Dow Chemical и выпускается под торговой маркой Dowlex. Его преимуществом перед сшитым полиэтиленом стала возможность экструзии труб без дополнительной сшивки, а также сварки. Трубы из PERT дешевле и технологичнее в производстве. Они пригодны к использованию при отрицательных (до –40 °С) температурах. Для недавно представленной модификации Dowlex 2388 точка размягчения материала по Вика составляет +124,5 °С.
Трубы из PERT выпускаются для горячего и холодного водоснабжения, а также для систем напольного и радиаторного отопления. Так, немецкая компания Cronatherm производит трубы из материала Dowlex 2343E диаметром от 12 до 25 мм с антидиффузионным покрытием из EVOН для отопления и без него – для водоснабжения (диаметр – 18 и 25 мм). Трубы первого из этих видов рассчитаны на номинальное давление 12,5 атм и предназначены для использования в системах центрального отопления с давлением 6 атм и температурой до 90 °С. На российский рынок этот продукт поставляет польская компания KAN.
PERT – перспективный материал для производства композитных труб. В качестве примера металлопластиковой трубы на его основе можно привести трубу Unipipe, предлагаемую на рынке концерном Uponor. В настоящее время годовой объем выпуска этой трубы (диаметр – от 14 до 110 мм) в комплекте с соединительными деталями составляет 55 млн м.
Отечественными нефтехимическими предприятиями организация производства термоустойчивого полиэтилена пока не планируется. В 2006 г. НПО "Стройполимер" (Москва) были изготовлены пилотные партии труб из PERT зарубежной поставки. Продукция проходит сертификационные испытания.
Для транспортировки горячей воды в системах ГВС и отопления ГОСТ Р 52134 2003 нормализовано применение трубопроводов из полибутена для условий эксплуатации классов 1–5 (см. табл.).
Полибутен характеризуется высокой устойчивостью к растрескиванию под напряжением, низкой ползучестью при длительных механических нагрузках, высокой износостойкостью, термостойкостью и стойкостью к ультрафиолетовым лучам.
В полибутеновых трубах для отопления предусматривается противодиффузи-онный слой из EVOH. Наиболее широко полибутен применяется в Англии, Германии, странах Скандинавии и Северной Америки. Основные изготовители сырья для производства этих труб – компании Shell, Basell и Mitsui; европейский лидер по производству полибутеновых труб – фирма Georg Fischer. Трубы и соединительные детали из полибутена для систем горячего водоснабжения и отопления на российском рынке предлагают немецкие компании Gabotherm и Aquatherm.
Трубы из полипропилена в России начали использоваться с середины 1970-х гг. и были нормализованы в СН 478-75. В середине 1980-х было освоено производство сополимера пропилена с этиленом (PPR). Особенностью этого материала является высокая стойкость к воздействию горячей воды, благодаря чему он стал применяться в системах теплоснабжения. Дополнительное достоинство полипропиленовых труб – возможность создания надежных сварных соединений. Детали для раструбной сварки к тому же существенно дешевле штуцерных и механических. Кроме того, при прокладке полипропиленовых трубопроводов можно повторять трассировку трубопроводов, аналогичную традиционной стальной.
Сегодня полипропиленовые трубы и фитинги – один из распространенных видов продукции на рынке оборудования для инженерных систем. Их предлагают европейские, азиатские и отечественные компании: Dizayn Group, Pilsa (Турция), Wavin Ecoplastik, FV Plast (Чехия), Wefa Plastic (Германия) и др.
В нашей стране выпуск деталей из PPR впервые освоило НПО "Стройполимер". За период 1995-2006 гг. было смонтировано 1200 км его трубопроводов. Из производителей, вышедших на рынок в последние годы, следует отметить предприятие "Акватек-Пласт", выпускающее под маркой Aquatech полипропиленовые трубы и фитинги для систем холодного и горячего водоснабжения, а также систем отопления с температурой теплоносителя до 75 °С.
Кроме полипропилена российского производства, отечественными производителями трубопроводных систем широко применяется импортное сырье: PPR-80 компаний Borealis (марка RA 130E), Basell (марка Н5416), Hyosung (марка R 200P).
В России в ближайшее десятилетие намечается значительное увеличение выпуска данного материала. Технические требования к трубам и деталям регламентированы в ГОСТ Р 52134-2003, а рекомендации по проектированию и монтажу – в СП 40-101-96 "Проектирование и монтаж трубопроводов из полипропилена "Рандом сополимер". Российские предприятия поставляют трубы и детали с наружным диаметром до 125 мм с номинальным давлением 10 и 20 атм.
По стойкости к восприятию напряжений в стенке трубы рассмотренные материалы располагаются в следующей последовательности: полибутен; сшитый полиэтилен; термостойкий полиэтилен; полипропилен; хлорированный поливинилхлорид.
В настоящий момент из перечисленных материалов в нашей стране массово применяются трубы из сшитого полиэтилена и металлопластиковые трубы на его основе, а также трубы из полипропилена. Трубы из остальных материалов пока не играют существенной роли на отечественном рынке трубной продукции.
