Коэффициент расширения полипропиленовых труб армированных стекловолокном


Линейное расширение полипропиленовых труб: что нужно знать и учитывать

Линейное расширение полипропиленовых труб возникает в результате воздействия разных температур, в результате чего, возникает более или менее явное изменение размеров. На практике оно может проявляться как в увеличение размеров в случае повышения температур, так и в уменьшении при снижении температур.

Поскольку полимерные материалы имеют увеличенный по сравнению с металлами коэффициент линейного удлинения, то при проектировании систем отопления, холодного и горячего водоснабжения, производят расчёт удлинений или укорочений трубопроводов при возникающих перепадах температур.

Линейное расширение полипропиленовых труб.

Проектирование и монтаж трубопроводов необходимо выполнять так, чтобы труба могла свободно двигаться в пределах величины расчетного расширения. Это достигается за счет компенсирующей способности элементов трубопровода, установкой температурных компенсаторов и правильной расстановкой опор (креплений). Неподвижные крепления труб должны направлять удлинения трубопроводов в сторону этих элементов.

Расчёт изменения длины трубопровода при изменении его температуры производится по формуле:

ΔL= α x L x Δt,

где ΔL — изменение длины трубопровода при его нагреве или охлаждении; α — коэффициент теплового расширения константа мм/м С−¹;

  • Для труб PN20  равен α = 0,15 мм / мК
  • Для труб PN 25 (армированная) равен α = 0,03 мм / мК

L — расчётная длина трубопровода; Δt — разница температуры трубопровода при монтаже и эксплуатации °С(°К); Δt = Tw-Tm Tw — рабочая температура жидкости;

Tm — температура воздуха при монтаже.

montagtrub.ru

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?

  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.

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.

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:  Клей для склейки линолеума встык

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

  • При установке системы отопления, между трубопроводом и стеной предполагаются определенного размера зазоры. Следовательно, у труб появляется возможность расширяться при нагревании на несколько сантиметров. Во избежание полной поломки систему отопления не прокладывают строго вдоль стен;
  • Наиболее тщательно необходимо следить за пайкой труб из полипропилена в участках углов помещения. Нужно сохранять зазоры определенного размера для предотвращения упора труб в стену;
  • На участках продолжительного трубопровода обязательно устанавливают особые компенсаторы. В П-образных зонах тепловое расширение способствует подвижности полипропиленовых труб. Дабы воздушные камеры не образовывались в верхних участках подобных компенсаторов, их установку производят с наклоном. В подобном случае во время наполнения системы горячим теплоносителем воздушные пробки из них уйдут;
  • При грамотном применении опор и подбора определенной формы трубопровода проблема линейного расширения устраняется.
  • Основные рекомендации монтирования: устройство гибкой системы, с минимальным количеством жестких стыков, обладающих низкой способностью к деформированию.

Трубы из полипропилена, при соблюдении рекомендации производителя и правил монтажа, отличаются от других видов своей небольшой стоимостью, простотой укладки, большим сроком эксплуатации и безопасностью.

mr-build.ru

Расчет коэффициента линейного расширения и монтаж полипропиленовых труб

Правильно расположенные опоры и грамотно выполненная трубная разводка помогут решить проблему тепловой деформации. В идеале нужно создать гибкую систему с минимальным количеством жестких узлов. Коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб учитывается при расчетах длины деформируемого участка, а величина удлинения зависит от температуры рабочей среды и от вида материала.

Линейное расширение полипропиленовых труб

Способы компенсации

Метод углового компенсирования

При проектировании системы отопления и водоснабжения обязательно учитывают коэффициент теплового расширения полипропиленовых труб. А при монтаже создают такие условия в зоне крепления, чтобы труба могла свободно перемещаться в диапазоне величины деформации. Этого можно добиться несколькими способами:

  • через компенсирующую способность трубопровода;
  • установкой температурных компенсаторов;
  • правильным размещением опор.
Таблица линейного расширения полипропиленовых труб

Между жестко закрепленными опорами используют компенсатор. Он бывает петлеобразным, П или Г-образной формы. Иногда прокладывают трубы «змейкой». В системе холодного водоснабжения линейным расширением можно пренебречь. Неподвижные опоры направляют удлинения в сторону элементов.

П-образный компенсатор для полипропиленовых труб

При монтаже отопительной системы между трубой и стеной нужно предусмотреть зазор. При использовании неподвижных опор труба не сможет удлиниться при повышении температуры. В подвижных креплениях труба имеет возможность продольно перемещаться. Фиксирующие опоры позволяют вытягиваться в осевом направлении, а скользящие крепления позволяют скользить.

Скользящая опора для компенсации линейного расширения

Для потолочных конструкций подойдут опоры с ремешком. Лучшее решение в данном случае – пластмассовые крепления, они не могут нарушить целостность трубы, закреплять их нужно через промежутки равные 20 диаметрам трубы.

  • Фильтры и краны фиксируют неподвижными креплениями, при этом фитинги не должны упираться в опоры.
  • Прямолинейная прокладка изменяется на угловое соединение.
  • Компенсирующая муфта имеет запас длины, который будет достаточным, чтобы сформировать технологический зазор.
  • Монтаж полипропиленовых элементов проводят после расчетов (СНиП 41-01-2003, СП 40-101-96). Неверно выбранные расстояния между опорами ведут к прогибам трубы, а это создает дополнительную нагрузку на опоры.
  • При соединении труб сваркой фольгу удаляют, что затрудняет монтаж. Лишены подобного недостатка трубы армированные стекловолокном. Они прочны и не требуют зачистки.
Компенсационная петля – лучший способ избежать негативного влияния линейного расширения

Компенсатор Козлова

Новая разработка, которая предотвращает деформацию и продлевает срок эксплуатации систем отопления и водопровода. Устройство состоит из внешнего полипропиленового кожуха и двухслойной гофры из нержавейки. Подсоединение осуществляется переходными муфтами. Изделие подойдет для армированных и неармированных полипропиленовых труб. Рабочее давление: 16 атмосфер, максимальная температура рабочей среды: 100°С, максимальная компенсирующая способность на сжатие: 25 мм.

Сильфонный компенсатор состоит из сильфона и вспомогательной арматуры. Он уравновешивает возможные перемещения.

Расчет деформации

Коэффициент теплового расширения армированных изделий из полипропилена (К лр) составляет 0,03-0,05 мм/мК. При увеличении температуры на 60°С удлинение составит 2-3 мм (на каждый метр). С помощью таблицы можно определить расширение полипропиленовой трубы в зависимости от ее длины  и разности температур (среды и воздуха). В режиме онлайн с помощью специальных программ также можно найти длину деформации.

Рассчитать удлинение трубы можно по формуле:

I = a* L* t,

где I – величина продольной деформации в мм, a – коэффициент расширения, зависящий от материала трубы,

t – разница между температурой теплоносителя и температурой окружающей среды во время монтажных работ, L – длина трубы, на которую рассчитывают величину деформации.

Пример расчета. Узнаем, на какой отрезок удлинится изделие при монтаже системы отопления длиной 7 м из армированного полипропилена (температура воздуха 24°С, рабочая температура теплоносителя 90°С):

I = 0,03*7*(90-24) = 14 мм

Следовательно, при включении отопительной системы коммуникации станут длиннее на 14 мм.

Последствия неправильного монтажа:

  • при подаче теплоносителя в систему трубы нередко деформируются и «вырывают» крепежные элементы;
  • в верхней части трубопровода собирается воздух, вследствие чего его пропускная способность уменьшается, из-за слабого напора температура рабочей среды снижается;
  • иногда деформация элементов бывает такой сильной, что система отопления полностью выходит из строя.

При соединении труб сваркой фольгу удаляют, что затрудняет монтаж. Лишены подобно недостатка трубы армированные стекловолокном. Они прочны и не требуют зачистки.

Пластиковым трубам присуща гибкость, при деформации они изгибаются, не повреждаясь. Полипропиленовые изделия долговечны, не требуют покраски, не нуждаются в теплоизоляции и не ржавеют. Они просты при монтаже и не выделяют вредных веществ. Но при проектировании системы горячего водоснабжения или отопления следует обязательно учитывать способность пластика расширяться при повышении температуры и применять устройства, поглощающие перемещения.

Тематическое видео

Видео: виды компенсаторов.

 Видео: тепловое расширение и сжатие труб.

trubsovet.ru

Пропиленовые трубы: 3 вида армирования творят чудеса

Полипропилен – материал, который не был известен еще десять лет назад, но очень быстро приобрел популярность.

Армированая полипропиленовая труба

Полипропиленовая армированная труба – тот материал, из которого монтируются современные отопительные магистрали, что связано с увеличением КПД и длительности срока эксплуатации, ведь они не поржавеют изнутри. Остается разобраться во всем многообразии полипропиленовых изделий, чтобы подобрать подходящие полипропиленовые трубы для отопления.

Проблемы полипропиленовых труб диаметром 20, 25, 32 мм

Несмотря на все положительные стороны, присущие пластиковым изделиям, есть и отрицательные. Недостатки полипропиленовых труб:

  1. Изменение геометрическим размером (под действием повышенных температур происходит линейное удлинение полипропиленовых труб).
  2. Преждевременное «старение» материала под действием прямых солнечных лучей.
  3. Размягчение пластика при высоких температурах (выше 95 °С) и давлении.

Значительное удлинение полипропиленовых труб при нагреве объясняется увеличенным коэффициентом линейного расширения, по сравнению с металлическими аналогами. Опасность этого явления – нарушение целостности декоративного покрытия, под которым спрятана труба. Через определенный промежуток времени на нем обязательно появятся трещины. Казалось бы, можно ограничиться наружным монтажом, но в этом случае наблюдаются неопрятные волны вместо длинной прямой линии.

Что же делать? Ответ прост – армировать пластиковый материал! Подобная конструкция представляет собой специальный армированный слой, окруженный с двух сторон слоями пластика.

Совет: «При обустройстве отопительного трубопровода рекомендуется использовать полипропиленовые трубы армированные алюминием или стекловолокном».

Армированные пластиковые трубы хороши тем, что образуется жесткий каркас, который не позволяет трубам расти в длину или расширяться. При этом отдельные полимерные молекулы извиваются змейкой, но общая структура остается неизменной.

Армированая труба

Виды армирования: коэффициент линейного теплового расширения, кислородопроницаемость и другие технические характеристики

Армированный полипропилен создает непреодолимый барьер – молекулы кислорода не диффундируют, а, значит, можно избежать окисления стенок котла или радиатора. К тому же материал используемого армирующего каркаса влияет на свойства готовой конструкции. Чтобы не ошибиться при выборе того или иного материала, следует более подробно изучить характеристики алюминия и стекловолокна.

Совет: «Следует обращать особое внимание на толщину алюминиевой составляющей, состав пропилена и качество клеевого соединения, поскольку дешевые изделия низкого качества могут расслаиваться».

Труба, армированная алюминием, отличается не только по диаметру, но и по расположению армирующего слоя – возможно:

  • нанесение цельной (сплошной) или перфорированной алюминиевой фольги по всей наружной поверхности – образуется внешняя защитная оболочка;
  • использование алюминиевого листа (фольга), который располагается по центру изделия или смещен в сторону внутренней поверхности, что можно понять, только по срезу детали.

В первом случае достаточно сложно обеспечить качественное соединение гладкого алюминия с основным материалом, в результате чего могут образовываться пузыри в местах скопления молекул воды (проникают из системы). Этого недостатка лишено конструкция, в состав которой входит перфорированная фольга (обеспечивается хорошее сцепление с материалом-основой и допустимый коэффициент кислородопроницаемости).

Во втором же случае производитель гарантирует:

  • низкую степень проникновения молекул свободного кислорода;
  • сниженный коэффициент термического расширения.

Из такого полимера выполняются трубы малого диаметра, которые работают без избыточного давления потока

Полипропилен армированный стекловолокном – альтернатива алюминиевому каркасу. Но, такие изделия характеризуются повышенной чувствительностью к воздействию внутреннего давления (наблюдается расширение полипропиленовых труб армированных стекловолокном, применяемых в трубопроводах, которые работают при повышенных давлениях).

Совет: «Поскольку пластик армированный стекловолокном обладает немного меньшим показателем теплопроводности (отличительные свойства стекловолокна), его рекомендуется использовать только при открытой прокладке магистрали, отвечающей за горячее водоснабжение».

Как получаются лучшие полипропиленовые трубы армированные стекловолокном: pn25, Fiber, pn20, Kalde, Valtec, Ppr, Fv plast и другие чешские и немецкие производители

Армирование композитным материалом, который состоит из смеси полипропилена со стекловолокном. При этом внешнюю и внутреннюю сторону детали изготавливают из полипропилена, а композитный каркас располагается в центре (средний слой).Полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном получаются следующим образом:

  • Изготовление трехслойной конструкции, сердцевина которого – прослойка стекловолокна, окруженная пластиком.

Стекловолоконные трубы – своеобразный многослойный монолит (чаще трехслойный), в котором слои свариваются между собой. В этом случае получается двойной эффект – полипропилен склеивает волокна, которые в дальнейшем не позволяют изделию деформироваться. Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном — это качество на высшем уровне.

Особенности монтажа труб для горячей воды (отопления и водоснабжения): цена вопроса не велика

Монтаж армированных полипропиленовых труб достаточно прост и эффективен. Он заключается в последовательной сварке (или пайке) отдельных элементов.

Стандартный набор инструментов, которые могут понадобиться:

  • Паяльник (или специфический сварочный аппарат) – пригодится при пайке раструбов.
  • Труборез или подходящие кусачки.
  • Приспособления, с помощью которого снимается фаска.
  • Прибор для удаления алюминиевой фольги (шейвер).
  • Специальные насадки.

Совет: «Монтаж полипропиленового трубопровода – тот случай, когда не рекомендуется экономить на материалах, обходясь подручными средствами. Только применение специнструментов может обеспечить качественное соединение».

Прежде чем приступить к непосредственной сборке магистрали, следует выполнить следующую последовательность действий (подготовительный этап):

  • Отмерять необходимую длину и отрезать нужный участок.
  • Снять фаску по внешнему краю, воспользовавшись фаскоснимателем.
  • Очистить (обезжирить) стыки – места, в которых элементы будут соединяться между собой.

Пластиковая труба для воды выделяется на фоне остальных многообразием фитингов и диаметров

Полипропиленовые трубы армированные алюминием для отопления нуждаются в дополнительной подготовительной операции – зачистке, благодаря чему армированная труба не начнет расслаиваться. К тому же это позволит уберечь алюминий от электрохимического разрушения и возможных протечек.

Совет: «Слой фольги рекомендуется снимать до того, как деталь будет одета на насадку паяльника, иначе на качественное соединение торца и фитинга можно не рассчитывать».

Снять фольгу, находящуюся под декоративно нанесенным пропиленом (микроскопическая толщина) закрепленную снаружи можно установив ее в простейшее приспособление (муфта с ножами) и выполнив 1…2 оборота.

Зачистка трехслойных элементов (армирующий каркас расположен между слоями пластика) выполняется немного сложнее – потребуется специальный торцеватель, который удаляет внутренний слой (около 1 мм), расположенный возле самого торца.

Нуждается ли в подобной операции труба армированная стекловолокном? Однозначный ответ – нет! Ведь внутренний слой мало отличается от пропилена.

Как правильно паять и зачищать трубы: сварка

Следующий шаг заключается в подготовке паяльника, для чего необходимо:

  1. Закрепить приспособление на специальной подставке.
  2. Включить нагревательный элемент – паяльник должен нагреться до 260 °С.

Теперь можно переходить к процессу пайки. Сварка полипропиленовых труб армированных стекловолокном заключается в плотном соединении двух изделий, края которых предварительно размягчены, в результате чего на стыке образуется монолитное соединение (происходит взаимная диффузия молекул соединяемых элементов).

Последовательность действий:

  • Взять две подготовленные детали и установить их на гильзу и дорн (конусообразная цилиндрическая поверхность).
  • Прогреть их до того момента, когда материал начнет «плавиться». Затраченное на прогрев время зависит от типа деталей и толщины стенки (конкретные значения можно легко отыскать в специальных таблицах).
  • Снять элементы с нагревателя (действие необходимо выполнять одновременно) и быстро соединить между собой, обеспечив их неподвижность в течение двух-трех секунд. Этого времени достаточно, чтобы материал затвердел и образовался монолит.

Совет: «Во время стыковки нагретых элементов необходимо обеспечить соединение в одной плоскости. При этом детали не вкручиваются друг в друга».

Монтаж отопительного трубопровода: все по ГОСТу

Поскольку подобные магистрали не нуждаются в регулярном техническом обслуживании, чаще всего они прокладываются внутри стен (закрытый вариант монтажа). А, значит, необходимо заранее разработать план монтажных работ и схему разводки труб по квартире (дому), привязанную к отдельным помещениям.

Построение подобного плана позволит значительно сократить количество деталей, соединяемых в подвешенном состоянии. Гораздо проще соединять отдельные ветви на монтажном столе, после чего соединить их в одно целое.

В случае наружного монтажа отопительный трубопровод закрепляется на стене при помощи специальных хомутов. Сначала хомут фиксируется на поверхности (используется саморез), а уже в него вставляется труба. Полипропиленовые трубы армированные стекловолокном пользуются большой популярностью в строительстве и производстве.

trubexpert.ru


Смотрите также