Коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб

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:

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.

2.образуют герметичность системы.

3.увеличивают срок службы.

Рекомендации по выбору металлопластиковых труб

Принципиально различия, которые есть между различными брендами металлопластиковых труб, носят в основном не технический, а маркетинговый характер. Исключением можно считать металлопластиковые трубы Uni Pipe Plus с бесшовным алюминиевым слоем. Для допустимых классов эксплуатации подходят любые качественные металлопластиковые трубы независимо от толщины алюминиевого слоя или материала пластиковых слоев

При выборе металлопластиковой системы необходимо обращать внимание на известность бренда и поставщика.
Более важным чем тип металлопластиковой трубы является выбор типа фитингов, которые во многом определяют окончательную стоимость системы и допустимые условия монтажа. Подробнее в статье про различные виды соединительных фитингов для металлопластиковых труб.

Полипропилен с базальтовым стекловолокном

Полипропиленовые трубы с армированием из базальтового волокна — это новейший тип труб четвертого поколения. Выбирая такой полипропилен, имейте в виду, что линейное удлинение таких труб такое же, как и при армировании стекловолокном. Однако данный тип армирования имеет ряд существенных преимуществ:

• Высокая термостойкость и устойчивость к перепадам давлений.
• Высокая прочность трубы.
• Такая труба имеет большее внутренне-проходное сечение и соответственно меньшую толщину стенки.

Нет особой разницы какую полипропиленовую трубу вы выберете, армированную стекловолокном или базальтом, на характеристики это никак не влияет. Разница только в технологии изготовления. Существует много компаний, которые производят полипропиленовые трубы с одинаковыми рабочими характеристиками, но разной армировкой.

Так все-таки какой полипропилен лучше?

Трубы без армирования алюминиевой фольгой гораздо проще монтируются. Такие трубы не нуждаются в предварительной обработке перед сваркой, не вдуваются и не схлопываются. Тогда возникает вопрос, почему имея ряд существенных недостатков данный вид армирования до сих пор используется? На самом деле существует такое понятие как «кислородопроницаемость». Воздух, который проникает через стенки трубы, попадает в теплоноситель. Воздух в системе отопления может ей навредить, так как возрастает шанс появления корозии. Полипропиленовые трубы, армированные сплошным слоем алюминиевой фольги полностью не проницаемые для кислорода. Труба, армированная перфорированным алюминием, пропускает кислород, однако не в таких объемах как труба без армировки вовсе.

Сейчас в качестве кислородного барьера стали применять трубы со слоем из этиленвинилового спирта с внешней стороны трубы, что препятствует проникновению кислорода в теплоноситель. Можно сделать вывод, что в скором времени трубы с армированием алюминиевой фольгой просто перестанут производить. Потому как существуют другие виды армирования, которые не имеют таких же недостатков как этот.

Выводы:

1. Армировка нужна для компенсации линейного удлинения при нагреве.
2. Армировка существует из алюминия в виде сплошной фольги снаружи трубы и внутри. Перфорированный алюминий – снаружи.
3. Армированная труба стекловолокном или базальтом заменяет алюминиевую армировку в системах водоснабжения. Дополнительны антидиффузионный слой делает ее пригодной для монтажа в системах отопления.

Армирование алюминием и стекловолокном

Это делают цельной или перфорированной фольгой, толщиною в 0,01 – 0,005 см. Ее размещают на внешней или внутренней грани между прослойками полипропилена. Соединяют слои специальным клеем.

Сплошная прослойка фольги не позволяет проникать кислороду к носителю тепла. Большое количество кислорода ведет к коррозийным образованиям на приборах отопления.

ПП трубы, армированные стекловолокном – это трехслойный композит. В нем среднюю прослойку стекловолокна сваривают с частицами полипропилена из соседних прослоек.

Этим способом создают высокопрочную конструкцию, которая характеризуется небольшим коэффициентом теплового расширения, намного меньшим, чем у исходного материала.

Последняя характеристика в значительной степени упрощает монтаж и сокращает его время, так, как перед сварными работами не нужно чистить алюминиевый слой.

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

Учитывая данный недостаток стекловолокно стали укладывать между полипропиленом, материалы соединяют на уровне молекул.

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.

Конструкция металлопластиковых труб

Под металлопластиковыми (их также называют металлополимерными) трубами понимают гибкие многослойные композитные трубы из различных пластиков с прослойкой из алюминиевой фольги. Внешний и внутренний слои из пластиков обеспечивают коррозионную стойкость. Алюминиевый слой гарантирует абсолютную кислородонепроницаемость и сохранение формы трубы, приданной при монтаже. Различные слои соединяются путем склеивания. Коэффициент линейного расширения у пластиков значительно выше, чем у алюминия, поэтому стойкость металлопластиковых труб к расслоению сильно зависит от качества клея.

Как вычислить коэффициент

Чтобы вычислить коэффициент, применяют инженерную формулу.

Для определения деформации в сантиметрах, необходимо знать коэффициент изменения, длину трубопроката. Рабочая температура равна комнатному значению.

Первым делом определяют разницу температуры, далее умножают на показатель длины. Коэффициент умножают на получившуюся цифру.

Пример расчета:

Во время вычислений получился коэффициент равный двадцати миллиметрам. Значит, в сантиметрах изменение будет равно двум. Во время укладки сети этот показатель необходимо учитывать.

Как компенсировать получившиеся сантиметры:

1.укладывать сеть, применяя прямые углы. С одной стороны трубы, лучше сзади, оставляют зазор, чтобы было место для деформации. Как правило, трубы отклоняются, образуя острый угол.

2.в сеть монтируют компенсаторы в форме петли.

3.укладывают трубы в виде буквы П, стыкуя скользящую опору с недвижимой. Так понижается расширение.

Что произойдет при пренебрежении тепловым расширением?

p, blockquote 4,0,0,0,0 –>

1. Рост температурных показателей в полипропиленовых трубах может способствовать выдергиванию клипс и иных соединений. Подобный эффект возникает на длинных участках (свыше 10 метров) трубопровода для отопления.
2. В самых верхних участках трубопроводной системы появляются воздушные камеры. В этом случае сечение трубы сужается, пропускная способность снижается, в связи с чем, она приобретает волнообразную форму.
3. Прогревание батарей в системе отопления становится меньше, снижается напор горячей воды. Встречаются случаи, когда линейное расширение труб из полипропилена становится причиной поломки системы отопления.

https://youtube.com/watch?v=NRJrTDKfQZw

Подробности

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.

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

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.

Линейное расширение армированных полипропиленовых труб

У полипропилена значительные показатели коэффициента теплового расширения. Под воздействием высоких температур труба деформируется, что в большой степени негативно влияет на внешний вид помещения.

Для снижения линейного увеличения и улучшения прочности такие трубы армируют стекловолокном или алюминием.

Бывает несколько типов армирования. Вариант армирования алюминием осуществляют тремя способами: во внешнюю стенку изделия добавляют цельный слой алюминиевого листа; слоем алюминия усиливают внутреннюю стенку; армирование листом перфорированного алюминия (подробнее: «Как изготавливается труба армированная алюминием – возможные способы армирования полипропиленовых труб»).

Любое армирование при помощи алюминиевой фольги подразумевает применение нескольких слоев материала, склеенных между собой. Нередко это становится причиной того, что материал со временем начинает расслаиваться, что сильно влияет на качество проводимых работ.

Более надежным считается армирование труб при помощи стекловолокна (детальнее: «Характеристики труб армированных стекловолокном и способы их монтажа»). Этот слой располагается между слоями полипропилена. Получается три слоя материала, это не дает трубам в будущем деформироваться.

Коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб с армированием и без представлен ниже:

• Неармированные трубы имеют показатели 0,15 мм/мК, что составляет в пределах 10 мм на 1 м при температуре в 70 ℃.
• Алюминиевое армирование позволяет сократить показатели до 0,03 мм/мК. При этом линейное удлинение полипропиленовых труб составляет порядка 3 мм на 1 метр.
• При армировании стекловолокном показатели находятся на уровне 0,035 мм/мК.

Расчет коэффициента расширения для различных видов труб

Существует формула для расчета расширения полипропиленовых труб при нагреве, позволяющая определить, насколько увеличится длина трубопровода:

Д=к*ДТ*t, где

• Д — искомая длина участка после нагрева;
• к — коэффициент температурного расширения;
• ДТ — проектная длина трубопровода в метрах;
• t – разница температур между воздухом в помещении и теплоносителем.

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

Главное отличие установки армированного алюминием трубопровода — необходимость предварительной обработки краев труб. Дело в том, что слои стекловолоконных труб при соединении буквально вплавляются друг в друга, образуя монолит.

В то же время, полипропилен и алюминий слишком отличаются друг от друга по молекулярному строению, поэтому и их соединение не столь надежно. Срез трубы с алюминиевым армированием представляет собой сэндвич из двух ППР слоев, между которыми проложена фольга.

Чтобы при эксплуатации транспортируемые среды не попали в алюминиевый слой, при монтаже необходимо тщательно запаять полипропиленовые слои. Для этого требуется специальное оборудование — торцеватель, который позволяет выскоблить лишнюю фольгу и спаять внутренний и внешний ППР слои.

В остальном же монтаж полипропиленовых труб одинаковый:

1. Обрезка труб производится специальными ножницами, труборезами или обычными пилами и болгарками.
2. Затем обрабатываются края трубы с помощью торцевателя.
3. Далее производится соединение участков трубы методом сваривания или с помощью пластиковых фитингов с резьбой (если фитинги специальные, для алюминиевого армирования, то в торцевании нет необходимости).

Рекомендуем ознакомиться: Особенности и монтаж вентиляционного выхода трубы на крышу своими руками

Способы армирования

Чаще всего работы по армированию полипропиленовых труб выполняются таким образом, что края фольги из алюминия крепятся внахлёст. Хоть эту технологию взяли на вооружение многие отечественные производители, достаточное развитие сегодня получила также сварка краёв фольги встык с помощью лазера. Такое исполнение обеспечивает отсутствие контакта теплоносителя с армирующим слоем. При этом сварка соединения трубы и фитинга остаётся неизменно качественной.

На первоначальной стадии разработки данной технологии, армирование выполнялось сплошной алюминиевой фольгой, что предотвращало попадание в теплоноситель кислорода и придавало внешней поверхности трубы исключительную гладкость. Но при этом возникали серьёзные трудности с креплением фольги к полипропиленовым слоям. В связи с этим при производстве армированных алюминием труб особые требования предъявляются к качеству клея и к влажностному, а также температурному режиму.

Использование перфорированной алюминиевой фольги в ПП-трубах снижает риск деформации труб под действием конденсата

Вышеописанному способу изготовления данной продукции присущ ещё один недостаток. Полипропилен гигроскопичен, поэтому через его стенки внутрь конструкции проникает влага, но дальше слоя фольги она пройти не может. В результате её накопления на поверхностном слое образуются ненужные вздутия.

Чтобы исключить данное явление, сегодня для армирования применяется алюминиевая фольга с перфорацией. То есть, по всей её поверхности равномерно располагаются круглые отверстия. Такой способ обеспечивает прочное склеивание между собой декоративного и базового слоёв полимера по всей площади изделия. Производители гарантируют, что полученные по этой технологии рабочие характеристики армированной алюминием полипропиленовой трубы обеспечат срок службы конструкций с холодной водой 50, а с горячей – 25 лет.

Величину температурных изменений длины трубы можно также определить по таблицам:

Таблица линейного расширения (в мм): труба PP-R PN10 и PN20 (α = 0,15 мм/м x °С)

Длина трубы, м	Разница температур Δt, ºС
10	20	30	40	50	60	70	80
0,1	0,15	0,30	0,45	0,60	0,75	0,90	1,05	1,20
0,2	0,30	0,60	0,90	1,20	1,50	1,80	2,10	2,40
0,3	0,45	0,90	1,35	1,80	2,25	2,70	3,15	3,60
0,4	0,60	1,20	1,80	2,40	3,00	3,60	4,20	4,80
0,5	0,75	1,50	2,25	3,00	3,75	4,50	5,25	6,00
0,6	0,90	1,80	2,70	3,60	4,50	5,40	6,30	7,20
0,7	1,05	2,10	3,15	4,20	5,25	6,30	7,35	8,40
0,8	1,20	2,40	3,60	4,80	6,00	7,20	8,40	9,60
0,9	1,35	2,70	4,05	5,40	6,75	8,10	9,45	10,80
1,0	1,50	3,00	4,50	6,00	7,50	9,00	10,50	12,00
2,0	3,00	6,00	9,00	12,00	15,00	18,00	21,00	24,00
3,0	4,50	9,00	13,50	18,00	22,50	27,00	31,50	36,00
4,0	6,00	12,00	18,00	24,00	30,00	36,00	42,00	48,00
5,0	7,50	15,00	22,50	30,00	37,50	45,00	52,50	60,00
6,0	9,00	18,00	27,00	36,00	45,00	54,00	63,00	72,00
7,0	10,50	21,00	31,50	42,00	52,50	63,00	73,50	84,00
8,0	12,00	24,00	36,00	48,00	60,00	72,00	84,00	96,00
9,0	13,50	27,00	40,50	54,00	67,50	81,00	94,50	108,00
10,0	15,00	30,00	45,00	60,00	75,00	90,00	105,00	120,00

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ: Труба Полипропиленовая Pn10 Pn20 В Чем Разница

Характеристики полипропиленовых труб

• Основные преимущества полипропиленовых изделий:
• Значительно меньший вес, чем у металлических труб, что намного облегчает их транспортировку и монтаж.
• Неподверженность при эксплуатации коррозии, засорам, воздействию агрессивных сред.
• Быстрая установка без использования сложной техники и необходимости в специализированных навыках.
• Срок службы до 50 лет.
• Многие типы полипропиленовых труб обладают звукоизоляционными свойствами.
• Абсолютная экологическая безопасность.

1. Невзирая на массу достоинств, изделия из полипропилена имеют ряд недостатков:
2. Высокий коэффициент температурного расширения (у армированных – 2-3,5 мм на 1 м, у цельных – в 4-5 раз больше).
3. Необходимость предварительной обработки труб и фитингов с внешним армированием с применением специального оборудования.
4. Наличие на рынке некачественных материалов с дефектами внешнего слоя.
5. Отличие полипропиленовых труб от аналогичных изделий состоит в их высокой текучести, из-за чего они могут деформироваться со временем даже от собственного веса. В связи с этим их монтируют с креплением через 50-60 см.
6. Так как трубы из полипропилена достаточно жесткие на изгиб, при сборке систем из них необходимо большое количество поворотных фитингов.

Какое давление держат

Обозначается в маркировке трубы отопления после букв PN. Если в маркировке указано PN20, это означает, что изделие из полипропилена рассчитано на уровень атмосферного давления в 20 атмосфер, а, соответственно, PN25 – на 25 атмосфер. Данные образцы выдерживают максимальное давление и долгий рабочий режим, но даже при пиковом давлении они не будут разрушаться.

Конечно, для предельных нагрузок лучше использовать полипропиленовые изделия с маркировкой PN25, поскольку при повышении температуры прочность теплоносителя трубы отопления значительно падает.

Так, при температуре 90 градусов давление для образца с маркировкой PN20 будет составлять уже не 20 атмосфер, а приблизительно 6,5 кгс/см². Но в системе отопления данная категория труб остается способной выполнять возложенные на нее функции.

Какие диаметры бывают

При составлении схемы трубопровода из полипропилена лучше ориентироваться диаметр. Для устройства системы отопления следует учитывать результаты гидродинамических расчетов.

Основная цель при проведении расчетов – это выбор трубы с минимальным размером в диаметре с учетом давления рабочей среды и общего проекта системы отопления.

Например:

Изделия из полипропилена диаметром от 20 до 32 миллиметров актуальны в частном строительстве благодаря высокой пропускной способности и возможности придать любую форму изгибу.

Для подачи горячей воды рекомендуется использовать пластиковые трубы диаметром 20 мм, а для устройства стояков – 25 мм. В устройстве системы центрального отопления лучше применять образцы из полипропилена размером в диаметре 25 мм, для автономного отопления этот показатель может колебаться.

Для устройства теплого пола рекомендуется использовать полимерные трубы диаметром не более 16 мм.

Внутренний диаметр полипропиленовых труб (таблица)

Перед тем, как проектировать трубопровод, необходимо знать, какой диаметр полипропиленовых труб будет использован. Существует сложный гидравлический расчет. Его цель – подобрать такой размер для каждого участка, чтобы сэкономить при покупке.

При расчете учитывается рабочее давление и структура системы. Большое сечение, конечно, не навредит, но обойдется очень дорого. Если сечение будет слишком маленькое, снизится напор.

Какие диаметры полипропиленовых труб бывают? От 16 до 1200 мм! Однако для бытовых систем водоснабжения и отопления используются изделия диаметром от 16 до 32 мм, для внутренней канализации – от 40, 50 мм до 110 мм.

Максимальный диаметр полипропиленовых труб актуален при монтаже наружных канализационных трубопроводов для очень больших домов или целых микрорайонов.

При проектировании внутренней системы холодного водоснабжения выбор размера зависит от протяженности трубопровода и количества точек водоснабжения. Подводящая труба чаще всего имеет размер 32 мм, для разводки в помещениях наружный диаметр 16 – 20 мм.

Не менее важен и такой показатель, как толщина стенки. От нее зависят внутренние диаметры полипропиленовых труб. Таблица поможет понять разнообразие размеров:

Виды

Полипропиленовые трубы принято разделять на 4 вида:

1. PN10. С их помощью можно организовать только холодный водопровод. Эксплуатация по горячей воды категорически запрещается.
2. PN 20. Применяются как в холодных, так и горячих водопроводах.
3. PN 20, армированные стекловолокном. Используются в основном на горячей воде, хотя и холодное водоснабжение им под силу.
4. PN 25. Армированные алюминием полипропиленовые трубы: для отопления подойдут в самый раз. Могут использоваться и по холодной воде.

Положительные качества полипропиленовой продукции дает им возможность входить в состав водопроводных коммуникаций, отопительных и промышленных систем. Если сравнить эту продукцию с металлической, то она заметно превосходит ее по показателям теплового расширения и проницаемости для кислорода. Эту проблему довольно просто решить армированием алюминиевой фольгой.