какое линейное расширение у полипропиленовых труб со стекловолокном
Важные особенности линейного расширения полипропиленовых труб
При строительстве современных зданий, как правило, применяют полипропиленовые трубы. Их легко устанавливать и монтировать, удобно транспортировать, они не издают много шума. Конструкции, изготовленные из полипропилена, больше металлических модифицируют в длину при смене температурных показателей, то есть удлиняются при увеличении температуры и уменьшаются при остывании. По этой причине тепловое расширение трубопровода из полипропилена непременно подсчитывают при создании проектов системы трубопровода с большой протяженностью. Принимая во внимание, что температурные трансформации в системе холодного водоснабжения не выражены, расширение полипропиленовых труб не учитывается. Придают значение параметру линейного расширения лишь в системах отопления и при горячем водоснабжении.
При монтаже системы, конструкции устанавливают таким образом, чтобы они легко перемещались в границах параметров расчетного расширения. Подобный расклад может происходить в результате компенсирующей способности труб, монтирования температурных компенсаторов и грамотной настройки креплений.
Что произойдет при пренебрежении тепловым расширением?
Рекомендации по учету коэффициента линейного расширения
При создании проектов трубопроводов учитывается коэффициент теплового удлинения.
Рассчитывая изменения при нагревании, применяется нормативный коэффициент расширения и показатель разности температурных значений, намеченных в трубопроводе при включенной системе и при монтаже.
В неармированных конструкциях коэффициент теплового расширения соответствует 0,15 мм/мК, в армированных трубах подобный показатель колеблется в пределах 0,03 ─ 0,05 мм/мК. Трубопровод, армированный стекловолокном или алюминием, имеет низкий коэффициент, в отличие от полипропиленовых труб. При монтировании систем этот факт является определяющим.
Необходимо принимать в расчет длину труб, высчитывая значение, на которое удлиняется конструкция при нагревании. К примеру, при длине участка трубопровода равной 5м, величина расширения доходит до 17,5 мм.
Способы ликвидации эффекта теплового расширения труб
Трубы из полипропилена, при соблюдении рекомендации производителя и правил монтажа, отличаются от других видов своей небольшой стоимостью, простотой укладки, большим сроком эксплуатации и безопасностью.
На сколько удлиняется полипропиленовая труба при нагреве
Коэффициент линейного расширения для полипропиленовых труб.
Полипропиленовые изделия не устойчивы к высоким температурам, изделия сильно расширяются в отличие от стальных аналогов. Коэффициент линейного расширения для полипропиленовых труб выражается в изменении длины.
Данное отличительное свойство учитывают во время укладки трубопроводов, чтобы не приводить к деформации либо нарушению герметичности стыков.
Внимание! Коэффициент расширения важен в системах отопления, водопроводах с горячей водой, работающих с высоким давлением.
Общие сведения
Изменение свойств материала под влиянием температуры. Трубы из полипропиленового материала могут выдерживать кратковременный показатель температуры около ста семидесяти градусов, но изделия становятся мягкими при температуре, равной ста сорока градусам.
Свойство деформироваться следует брать во внимание, когда трубы монтируют.
Если уложить трубопровод в стене, через некоторое время расширяясь, он может разрушить ее целостность. Армированная продукция не расширяется, но может лопнуть.
Чему равен коэффициент расширения. Если во время монтажных работ пренебречь данным свойством трубы из полипропилена, то во время перепада температуры может слететь крепежная клипса, а на линейных участках может образоваться деформация синусоидального типа.
Данный участок снижает пропускной показатель жидкости, также в трубе образуется воздушная пробка. В сети для отопления это выражается понижением обогревательных функций батарей, поломкой стыков.
Линейное расширение изделий, не имеющих армирование, равно 0.1500 мм / мК. Полипропиленовые трубы, имеющие армирование с помощью стекловолокна показатель значительно ниже и составляет предел от 0.03 – х до 0.05 –ти мм / мК. Разница между значениями очень велика, это качество армированной продукции тоже надо учитывать.
Виды армирования
Такие трубы имеют слой алюминиевой фольги во внешнем слое, а сверху фольги еще и полипропиленовое покрытие.
Коэффициент теплового расширения в пять раз меньше αL=0,03 мм/м*К, значит в предыдущем примере труба удлинится всего на 15 мм.
Полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном, требуют зачистки перед сваркой, что делает процесс более трудоемким.
Еще одним минусом этих труб является возможность некорректного монтажа, ведь трубу в паяльную насадку можно умудриться запихнуть и не зачищенную, что себе иногда позволяли представители южных республик бывшего СССР.
Естественно, что со временем именно в этих местах были протечки и даже разрывы.
В таких трубах слой алюминия располагается посередине трубы.
При таком армировании сохраняется низкое тепловое расширение трубы и при монтаже эти трубы не требуют зачистки, что является «защитой от дурака» и сильно облегчает процесс монтажа.
Недостатком такой конструкции является то, что алюминиевый слой крепится к полипропилену специальным клеевым составом, который при определенных условиях сильно теряет свои свойства.
Известны случаи расслоения такого «пирога» конструкции трубы, что приводило к протечкам или разрывам.
В таких трубах, армирование идет в среднем слое трубы.
В настоящее время полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном, являются наилучшим выбором и применяются в системах горячего водоснабжения и отопления чаще всего.
Подробности
Практическим путем проверили, пятиметровый трубопрокат из полипропиленового материала удлиняется от 11 – 17 миллиметров.
Расширение изделий, имеющих армирующий слой.
Полипропилен обладает высоким уровнем деформации, если повышается температура носителя.
Чтобы добиться снижения линейного расширения, при этом повысить прочность системы, трубы снабжают армирующим покрытием из стекловолокна либо алюминия.
Виды армирования при помощи алюминия:
1.наносят слой при помощи алюминиевого листа сверху трубы.
2.алюминиевый лист наносят внутри трубы.
3.проводят армирование при помощи перфорированного алюминия.
Все методы представляют собой склеивание трубопроката из полипропилена и алюминиевой фольги. Данный способ малоэффективен, так как труба может расслаиваться, изменяя качество изделий в худшую сторону.
Процесс армирования при помощи стекловолокна является более функциональным и прочным. Данный метод предполагает, что внутри и снаружи трубы остается полипропилен, а между ними укладывают стекловолокно. Армирующая труба имеет три слоя. Такие трубы не подвержены тепловому изменению.
Сравнение показателя расширения до и после армирующей процедуры:
1.простые трубы имеют коэффициент в 0.1500 мм / мК, по-другому десять миллиметров на метр погонный, при изменении температуры на семьдесят градусов.
2.армированные трубопрокаты при помощи алюминия меняют значение до 0.03 мм/ мК, по-другому равно трем миллиметрам на погонный метр.
3.во время армирования стекловолокном показатель снижается до 0.035 мм / мК.
Полипропиленовые трубопрокаты с армированным слоем из стекловолокна применят в различных сферах.
Трубопрокаты имеют ряд положительных свойств:
3.противостоят образованию коррозии.
способны транспортировать химические вещества.
5.считаются чистыми с точки зрения экологии.
Особенности армирования труб из полипропилена. Армирующим материалом является цельная либо перфорированная фольга, которая имеет толщину 0.01 до 0.005 сантиметров. Материал прокладывают на стенке снаружи либо внутри изделия. Слои соединяют при помощи клея.
Фольга ложится сплошной прослойкой, которая становится защитой от кислорода. Большой объем кислорода образует коррозию на отопительных приборах.
Армирующий слой из стекловолокна образует три слоя, средний из них является стекловолокном. Его сваривают с полипропиленовыми соседними прослойками.
Так образуется максимально прочное изделие, наделенное малым показателем линейного расширения.
Внимание! Стекловолокно, как армирующий материал, имеет больше преимуществ, он монолитен и не расслаивается, в отличие от алюминиевого армирования.
Все изделия из полипропилена: армированные и неармированные, отличаются гибкостью, так как имеют большой показатель упругости.
Свойство делает сборку трубопроводов простым процессом, снижает затраты на время монтажа, потому что перед укладкой не требуется зачистка армирующего слоя из алюминия.
Зависимость структуры материала от воздействия температуры
Следует отличать максимальную температуру, которую могут выдержать ПП-трубы, от их реальных физических свойств. Несмотря на то, что производитель указывает показатель температуры плавления полипропилена 170 °С, на самом деле полипропиленовые изделия начинают размягчаться уже при 135-140 °С.
Рекомендуем ознакомиться: Где используется ППР (полипропиленовая) труба?
Установка таких труб без учета температурного расширения – это не просто риск деформации. Последствия ошибок в проектировании инженерных систем могут быть значительные:
Важно! Для монтажа инженерных систем используются неармированные и армированные ПП-трубы. Вторые имеют дополнительный слой, который защищает внешний слой полимера от перегрева. Благодаря этому снижается коэффициент температурного расширения трубы, но полностью он не нивелируется.
У армированных полипропиленовых труб КТР меньше, но его все равно нужно учитывать.
Усредненные показатели коэффициент температурного расширения:
На деле коэффициент температурного расширения для неармированных ПП-труб 0,15 мм выглядит как удлинение участка на 1 см на каждый метр трубопровода, если температура рабочей среды достигнет 70°С.
Внимание! Это не означает, что труба длиной 5 м удлинится на 5 см при запуске горячей воды. В системах горячего водоснабжения температура воды составляет максимум 65°С, следовательно коэффициент расширения также будет меньше.
Но, в конечном счете, при расчете длины инженерной системы нужно учитывать реальные температурные показатели. Для системы отопления длина трубы может увеличиться на 5 см и более.
Что дают знания о коэффициенте расширения
Самое важное, почему необходимо знать о значении расширения, чтобы не разрушить систему, когда температура увеличивается. Этот фактор важен для отопительной сети, также водопровода с горячей водой. Его учитывают во время прокладки теплых полов.
Важно! Во время монтажа не стоит забывать, что линейное расширение увеличится до 1.5 миллиметров на метр трубопровода. Стекловолокно в качестве армирования снижает значение до шести раз.
Деформация труб приводит к повышению шума во время протока носителя, понижает уровень стабильности всей системы.
Важно! Для систем, которые подвергаются нагреву, подбирают изделия, имеющие самый низкий уровень тепловой деформации.
Расчет коэффициента расширения для различных видов труб
Существует формула для расчета расширения полипропиленовых труб при нагреве, позволяющая определить, насколько увеличится длина трубопровода:
Например, для установки системы отопления протяженностью 10 метров и проектной температурой теплоносителя 90 °С будут использоваться армированные алюминием полипропиленовые трубы.
Рекомендуем ознакомиться: Металлопластик или полипропилен лучше для водопровода?
Температура в комнате во время монтажа составляет 25 °С. Используя формулу, можно определить длину участка после нагрева: 0,03*(90-25)*10 = 19,5 мм.
То есть к трубопроводу из армированного полипропилена протяженностью в 10 м при проектировании необходимо еще добавить запас длины 1,95 см.
Особенности стекловолокна, как материала для армирования
Материал для армирования применяют сравнительно недавно. У стекляннной фибры самый низкий уровень расширения, равен 0.009 мм / мК.
Материал отличается прочностью во время нагрузок. Показатель в отличие от стали достигает значения до трех раз больше. Трубы со слоем из стекловолокна имеют достаточную прочность, эластичность, что снижает уровень теплового изменения.
Внимание! Стекловолокно добавляет полипропилену хорошие свойства, но сам материал имеет минус: хрупкость.
Учитывая данный недостаток стекловолокно стали укладывать между полипропиленом, материалы соединяют на уровне молекул.
Почему три слоя для армированной трубы считается оптимальным вариантом:
1.нельзя прокладывать стеклянными фибрами слои снаружи и внутри.
2.для слоя внутри стекловолокно считается опасным, частицы могут попасть в движущуюся воду.
Важно! Данный тип армирования обеспечивает стабильный показатель коэффициента изменения. Утверждение: на значение коэффициента трубы влияет количество фибровых частиц, не является верным.
На коэффициент влияет объем прослойки, содержащая стекловолокно. У различных марок обозначение коэффициента достигает до 10-ти процентов.
Выполняя разные расчеты для сборки систем из этих изделий, определяя количество компенсаторов, советуют учитывать среднее значение расширения, равное 0.05 мм / мК.
Что такое компенсаторы для труб из полипропилена
Деформация труб от расширения во время перепада температур приводит к их провисанию из-за удлинения. В системах длиной десять метров и более используют компенсаторы гибкого типа.
Компенсатор представляет деталь для соединения элементов в виде гибкой завернутой петли.
Элемент конструкции защищает трубы во время расширения при перепадах температуры либо давления в системе.
Внимание! Деталь имеет небольшую цену, легкий монтаж, но намного увеличивает прочность и износостойкость всей сети.
Разновидности компенсирующих устройств:
1.осевое устройство служит фиксированной опорой, их легко собирать.
сдвиговое устройство перемещается в две стороны, выполнены с помощью нержавеющей стали, между собой скрепляются посредством арматурного соединения.
3.поворотное устройство применяют в местах поворотов, закрепляя углы. Их используют, где направление изменяется под прямым углом.
4.универсальное устройство имеет три типа работы: угловой, осевой, поперечный тип движения. Используют в небольших сетях, или, когда нет возможности установить сильфонные устройства.
5.фланцевое устройство представляют собой сильфонное устройство, выполненное из резины, при помощи него нивелируют действие ударной силы во время повышения давления. Данное устройство подходит для выравнивания осевой неточности сети.
Компенсаторы монтируют при помощи сварки либо фланцев.
Применение компенсаторов имеет свои достоинства:
1.исключают вихревые потоки, стабилизируют давление в середине трубопрокатов.
Линейное расширение при монтаже трубопроводов из полипропиленовых труб
Пластиковые трубы имеют множество преимуществ перед металлическими, однако пластиковая трубопроводная арматура имеет свои особенности, которые нужно учитывать при проектировании и монтаже внутридомовых инженерных систем. Речь идет о температурном или линейном расширении.
Что такое линейное расширение
Линейное расширение – это увеличение длины трубопровода при воздействии температуры теплоносителя и окружающей среды в силу физических свойств полимеров, которые обусловливают изменения структуры материала под воздействием перепадов температуры.
Полипропилен имеет достаточно высокий коэффициент температурного расширения, и при нагреве рабочей среды до 70 °С может увеличиваться в длину до 1,5-1,7 см. Это необходимо учитывать при проектировании и монтаже систем горячего водоснабжения и отопления, т.к. в противном случае это приведет к деформации, срыву креплений, завоздушиванию и снижению теплоотдачи батарей.
Если выполнить монтаж инженерной системы без учета этой особенности полимера, это может привести к деформации и неисправностям в работе трубопровода, особенно при установке системы большой длины (от 10 м).
На практике линейное расширение выглядит как сдвиг участка трубопровода: трубы в местах поворотов и фланцевых соединений словно отклоняются от вертикальной оси приблизительно на 1,5-1,7 см.
Ошибки в проектировании, когда специалист забывает учесть коэффициент температурного расширения (КТР), часто приводят к отклонению трубы от заданной оси, из-за чего участок трубопровода выглядит волнообразным.
Отсутствие специальных компенсирующих элементов приводит к тому, что трубы начинают прогибаться, провисать и деформироваться, что существенно снижает срок эксплуатации.
Для расчета необходимой длины трубопровода, а также мест установки компенсаторов используется специальная формула. В ней учитывается температура окружающей и рабочей среды, тип материала (армированный/неармированный полипропилен), длина участка. Полученный коэффициент переводят в сантиметры и добавляют к расчетной длине трубопровода.
Это важно! Расчет коэффициента температурного расширения актуален только для систем горячего водоснабжения и отопления, где вода нагревается до 70 °С и выше. Полипропиленовые трубы в системе холодного водоснабжения практически не меняют физических свойств, поэтому этот параметр брать во внимание при монтаже не нужно.
Зависимость структуры материала от воздействия температуры
Следует отличать максимальную температуру, которую могут выдержать ПП-трубы, от их реальных физических свойств. Несмотря на то, что производитель указывает показатель температуры плавления полипропилена 170 °С, на самом деле полипропиленовые изделия начинают размягчаться уже при 135-140 °С.
Установка таких труб без учета температурного расширения – это не просто риск деформации. Последствия ошибок в проектировании инженерных систем могут быть значительные:
Важно! Для монтажа инженерных систем используются неармированные и армированные ПП-трубы. Вторые имеют дополнительный слой, который защищает внешний слой полимера от перегрева. Благодаря этому снижается коэффициент температурного расширения трубы, но полностью он не нивелируется.
У армированных полипропиленовых труб КТР меньше, но его все равно нужно учитывать.
Усредненные показатели коэффициент температурного расширения:
На деле коэффициент температурного расширения для неармированных ПП-труб 0,15 мм выглядит как удлинение участка на 1 см на каждый метр трубопровода, если температура рабочей среды достигнет 70°С.
Внимание! Это не означает, что труба длиной 5 м удлинится на 5 см при запуске горячей воды. В системах горячего водоснабжения температура воды составляет максимум 65°С, следовательно коэффициент расширения также будет меньше.
Но, в конечном счете, при расчете длины инженерной системы нужно учитывать реальные температурные показатели. Для системы отопления длина трубы может увеличиться на 5 см и более.
Расчет коэффициента расширения для различных видов труб
Существует формула для расчета расширения полипропиленовых труб при нагреве, позволяющая определить, насколько увеличится длина трубопровода:
Например, для установки системы отопления протяженностью 10 метров и проектной температурой теплоносителя 90 °С будут использоваться армированные алюминием полипропиленовые трубы.
Температура в комнате во время монтажа составляет 25 °С. Используя формулу, можно определить длину участка после нагрева: 0,03*(90-25)*10 = 19,5 мм.
То есть к трубопроводу из армированного полипропилена протяженностью в 10 м при проектировании необходимо еще добавить запас длины 1,95 см.
Монтаж с учетом показателя линейного расширения
При монтаже трубопровода для горячего водоснабжения и отопления (в т.ч. системы «теплый пол») обязательно нужно учитывать удлинение трубы в результате воздействия высокой температуры.
Оптимальный выбор изделий для установки трубопровода – армированные трубы со стекловолоконным или алюминиевым внутренним слоем. Армирование — слой фольги или стекловолокна — поглощает часть тепловой энергии от теплоносителя и сокращает коэффициент температурного расширения полимера. Благодаря этому потребность в компенсации физических изменений будет также снижена.
Правила монтажа труб с учетом линейного расширения:
В некоторых системах горячего водоснабжения и отопления на базе армированных и неармированных изделий можно увидеть различные способы т.н. самокомпенсации температурного расширения за счет упругой деформации полипропилена.
Чаще всего используются петлеобразные компенсирующие участки – кольцевые повороты с подвижной фиксацией на стене. Петля, полученная в результате такой установки, сжимается и расширяется при нагревании/остывании теплоносителя, не влияя на положение и геометрию трубопровода на остальных участках.
Компенсаторы расширения труб
Кроме самокомпенсации, предотвратить деформацию труб в результате температурного расширения можно с помощью дополнительных приспособлений – механических компенсаторов. Они устанавливаются на Г- и П-образных участках трубопроводов и представляют собой скользящие опоры, через которые проходит труба.
Специальные компенсаторы расширения делятся на несколько типов:
Компенсатор Козлова
Существует также новый вид устройства, названный в честь своего разработчика – компенсатор Козлова. Это более компактное устройство, внешне напоминающее участок трубопровода из полипропилена.
Внутри компенсатора находится пружина, которая поглощает энергию расширения труб в пределах участка, сжимаясь при нагреве воды и расширяясь при остывании. Преимущество компенсатора Козлова перед другими видами приспособлений – более легкий и простой монтаж, а также сокращение расхода арматуры.
В отличие от петлеобразного участка, при монтаже компенсатора Козлова достаточно соединить участок труб фланцевым или сварным способом.