Трубы из сшитого полиэтилена VALTEC PEX-EVOH
На сегодняшний день доля низкотемпературных систем отопления возрастает. Современные котлы и отопительные приборы способны полноценно отапливать помещения с температурой теплоносителя до 80 °С. К тому же в последнее время широкое распространение получили системы напольного отопления. Температура и давление теплоносителя в данных системах позволяют использовать более простые и дешёвые материалы. Отсюда спрос на трубопроводы из сшитого полиэтилена. Данный вид трубопроводов сочетает в себе надёжность при использовании в низкотемпературных системах отопления, простоту монтажа и низкую стоимость.
Трубопровод из сшитого полиэтилена, или как его называют PEX труба, представляет собой практически монолитную конструкцию, основным материалом которой является молекулярно-сшитый полиэтилен. Молекулярно-сшитый полиэтилен, в отличии от обычного полиэтилена, имеет поперечные связи между цепочками углеводородных молекул, и потому данный материал имеет более высокую прочность и жёсткость и что самое главное – более высокую стойкость к температурным воздействиям, и пригоден для систем отопления в качестве основного материла.
Если говорить о металлополимерных трубопроводах, то под этим термином на сегодняшний день принимаются достаточно обширный класс полимерных трубопроводов, основное отличие которых от обычных трубопроводов заключается в наличии армирующей прослойки из металлической, как правило, алюминиевой фольги между внутренним и наружным слоем полимера. При этом в качестве материала внутреннего и наружного слоя может использоваться сшитый полиэтилен и другие материалы - полиэтилен (PE, PEHD), полиэтилен повышенной температурной стойкости (PERT), полипропилен (PP-R) и т.д.
В то время, как характеристики металлополимерных труб зачастую зависят от свойств используемых материалов и качества клеевого слоя, характеристики PEX труб, как правило, зависят от степени сшивки полиэтилена, толщины стенки трубопровода и способа нанесения кислородонепроницаемых слоёв.
Сшивка полиэтилена
Сшивка полиэтилена определяет прочностные и термические характеристики трубопровода. Она позволяет добиться долговременной стойкости к высокой температуре и давлению (увеличивает предел логарифмически-пропорциональной релаксации). Может происходить различными способами и с различной степенью. Различают три основных промышленных способа сшивки полиэтилена:
- Пероксидный метод (PEX-a) является химическим методом сшивки полиэтилена и заключается в сшивке органическими пероксидами и гидропероксидами. Трубопровод, получаемый при данном методе, имеет степень сшивки около 75%.
- Силановый метод (PEX-b) также является химическим методом сшивки. При сшивке данным методом используются органосиланиды. Минимальный коэффициент сшивки данным методом ограничен 65%.
- Радиационная сшивка (PEX-c) — сшивка при помощи потока заряженных частиц. Коэффициент сшивки составляет около 60%.
Трубопроводы VALTEC PEX-EVOH проходят полый технологический цикл сшивки силановым методом (PEX-b) на современном оборудовании, за счёт чего обеспечивается равномерная сшивка полиэтилена со степенью сшивки 68-70%.
Метод сшивки трубопроводов практически не влияет на физические свойства готового трубопровода. На свойства трубопровода в основном влияет степень сшивки. При увеличении степени сшивки возрастает прочность, температуростойкость, стойкость к агрессивным средам и ультрафиолетовым лучам. Однако вместе с увеличением степени сшивки увеличивается хрупкость и уменьшается гибкость полученного трубопровода. Если довести степень сшивки полиэтилена до 100%, то по своим свойствам он будет подобен стеклу.
Так же сшивка полиэтилена даёт трубопроводу «эффект памяти формы» Суть данного эффекта заключается в том, что предварительно деформированный трубопровод после прогрева восстанавливает свою исходную форму до деформации. Это свойство проявляется из-за того, что при изгибе и деформации молекулярно-связанные участки сжимаются или растягиваются. После прогрева в местах деформации возникают внутренние напряжения, за счёт которых восстанавливается изначальная форма.
Восстановление формы трубопроводов после деформации
(Неокрашенный сшитый полиэтилен при высоких температурах становиться прозрачным)
На рисунке показано восстановление трубопроводов с различными способами сшивки после залома. Как видно на изображении, при всех способах сшивки трубопроводы восстановили свою первоначальную форму. На трубопроводах, покрытых антидиффузионным слоем, после восстановления образовались складки, что свидетельствует об отслоении от слоя PEX. Данный дефект практически не влияет на характеристики трубопровода, так как основную несущую способность трубопровода определяет слой PEX, который полностью восстановился. Такое незначительное отслоение не существенно увеличивает кислородопроницаемость трубопровода. Трубопровод без антидиффузионного слоя после прогрева становиться прозрачным. Данный эффект присущ любому неокрашенному сшитому полиэтилену.
Эффект памяти формы очень полезен при монтаже. Если во время монтажа трубопровода образуется излом, сдавливание или иная деформация, то она легко устраняется прогреванием трубопровода до температуры 100÷120°С. К тому же, при выполнении соединения PEX-трубопровода с фитингом также возникают деформации в бороздках штуцера. При подаче теплоносителя и прогреве трубопровода, в этих местах возникают восстанавливающие усилия. За счёт данных усилий трубопровод плотнее облегает штуцер, что повышает надёжность соединения.
Выбор диапазона сшивки 68%÷70% для трубопроводов VALTEC PEX-EVOH обусловлен оптимальным соотношением прочностных характеристик трубопровода и его гибкости. Например, PЕХ-трубу VALTEC можно вручную при комнатной температуре согнуть на радиус равный 5 диаметров трубы, а при использовании трубогиба или кондуктора - на радиус равный трём диаметрам трубопровода. Трубопровод со сшивкой более 70% будет иметь радиус изгиба вручную не менее 7 диаметров. Большего изгиба трубопровода при такой степени сшивки можно добиться только при использовании строительного фена.
Следует отметить, что PEX - трубопроводы являются достаточно упругими и плохо поддаются изгибанию. После «холодного» изгиба отрезок трубы будет принимать первоначальную форму. Однако, если предварительно прогреть трубопровод и дать ему остыть в фиксированном положении, то он сохранит это положение. При повторном прогреве трубопровода отрезок вернётся в исходное состояние за счёт эффекта «памяти формы». Не следует путать эффект «памяти формы» и упругую деформацию. В первом случае исходная форма принимается только после прогрева. Во втором, исходная форма принимается сразу же после снятия деформирующих усилий и только в пределах упругой деформации (без изломов).
Трубопроводы PEX-EVOH фирмы VALEC допустимо замоноличивать в строительные конструкции, как с кожухом, так и без кожуха. При замоноличивании PEX-EVOH труб в кожухе есть возможность замены небольших участков трубопроводов без вскрытия пола.
Толщина стенки трубопровода
Толщина стенки трубопровода напрямую влияет на максимальное давление теплоносителя, которое может выдержать трубопровод. Трубы VALTEC PEX EVOH изготавливается с толщиной стенки такой же, как и у металлополимерных трубопроводов - 16х2,0; 20х2,0. Это позволяет использовать для монтажа трубопровода стандартные пресс-фитинги, выпускающиеся для металлополимерных трубопроводов.
Кислородонепроницаемые слои
Недостатком материала PEX является то, что он кислородопроницаем. Вода в трубопроводах без защиты от кислорода через определённое время насыщается кислородом, что может привести к коррозии элементов системы. Для уменьшения кислородопроницаемости PEX используется, тонкий слой из поливинилэтилена (EVOH). Основной слой PEX и слой EVOH соединяются между собой клеем. Стоит отметить, что слой EVOH не предотвращает полностью эмиссию кислорода, а лишь уменьшает кислородопроницаемость до значения 0,05 ÷0,1 г/ м3*сут. что, допустимо для систем отопления.
В трубе VALTEC PEX-EVOH антидиффузионный слой на выполнен снаружи (труба трёхслойная – PEX-клей-EVOH).
На рынке так же встречаются пятислойные трубы (PEX-клей-EVOH-клей-PEX). Такая конструкция разработана для того, чтобы исключить возможность повреждения слоя EVOH. Однако испытания показали, что трёхслойная труба (с нанесённым слоем EVOH снаружи) более надежна, чем пятислойная. Повышенная прочность трёхслойной трубы обусловлена тем , что слой PEX является монолитным по всему сечению трубы в отличие от пятислойной в которой рабочий слой PEX прерывается слоем EVOH и клеем, из-за чего прерываются внутренние поперечные межмолекулярные связи полиэтилена. Также при данной конструкции возможно расслоение трубы при перегреве её строительным феном во время изгиба.
Мнение о том, что наружный слой EVOH в трёхслойной конструкции подвержен истиранию, ошибочно. Твёрдость слоя EVOH значительно выше, чем у слоя PEX, поэтому при правильной транспортировке повреждение наружного слоя маловероятно.
Трубопроводы из сшитого полиэтилена рекомендуется использовать при устройстве низкотемпературных систем отопления. Использование PEX трубопроводов для систем высокотемпературного отопления не запрещается, но при этом допустимое максимальное давление трубопровода будет намного ниже паспортного. К тому же, расчётный срок службы трубопровода в такой системе сократится.
Производители трубопроводов в основном устанавливают максимальную рабочую температуру и давление из расчёта срока службы трубопровода – 50 лет. При замоноличивании и скрытой прокладке замену данных трубопроводов можно производить совместно с капитальным ремонтом здания или помещения. Более частая замена замоноличенных трубопроводов повлечёт большие финансовые затраты на переделку конструкций здания.
Но температура теплоносителя во время эксплуатации системы различна. Летом и в переходный период температура теплоносителя ниже расчётной. Для оценки применимости трубопроводов к определённому температурному режиму в условиях меняющейся температуры теплоносителя российскими нормативами определены классы эксплуатации. Данные классы показывают доли влияния различных температур от всего пятидесяти летнего срока эксплуатации.
На рисунке представлена схема, показывающая продолжительность влияния различных температур на трубопровод при четвёртом классе эксплуатации (низкотемпературное радиаторное отопление).
Поэтому при определении типа трубопровода следует руководствоваться допустимым классом эксплуатации данного трубопровода , указанном в паспорте трубы. Трубопроводы PEX, представленные на российском рынке, подходят для классов эксплуатации 1,2,3, 4 и ХВ.
Таким образом, благодаря своей надёжности и низкой стоимости трубопроводы из сшитого полиэтилена всё чаще и чаще стали применяться при устройстве низкотемпературных систем отопления и систем водоснабжения.
Д. Жигалов ТМ VALTEC
