Что такое компенсаторы
При изменении температуры у трубопроводов происходит линейная деформация. Чтобы ее компенсировать, на коммуникациях устанавливаются гибкие элементы. Они за счет своей упругости возмещают температурное расширение и часть давления при его резком повышении, возвращаясь к первоначальному виду после прекращения воздействия. Устройства для полипропиленовых труб обычно изготавливаются в форме петли, но в зависимости от условий прокладки применяются и другие конструкции. Такие изделия можно приобрести в магазине или изготовить самостоятельно.
Особенности крепления
Основные способы крепежа в данном случае это:
- сварной;
- фланцевый.
Для того чтобы грамотно смонтировать компенсационное устройство, необходимо знать, что большинство типов данных приспособлений требуют жесткой фиксации с использованием сварки.
Перед, тем, как ставить компенсатор для полипропиленовых труб отопления, необходимо сделать проверку совпадения диаметра трубного изделия и устанавливаемого элемента. Только таким образом можно сделать конструкцию отопления с высокой герметичностью.
Монтаж фланцевого стыка лучше возложить на профессиональных мастеров. Для такого стыка потребуется установка встречного фланца. Это позволяет создать разъемный стык, что очень удобно при проведении ремонтных работ на трубопроводе отопления или водоснабжения.
Сильфонный механизм ставиться на линейный короткий промежуток магистрали, и отлично работает для помещения, где часто происходят перепады температуры теплоносителя.
Важно! Перед началом монтажных работ рекомендуют проверять устанавливаемую деталь на предмет наличия повреждений. Если таковые обнаруживаются, ставить данное устройство нельзя.
Когда нужны компенсаторы
Поскольку у полипропилена высокий коэффициент температурного расширения, трубы из него должны быть оснащены защитными устройствами. Компенсаторы устанавливаются:
- на водопроводе;
- при монтаже теплых полов;
- на канализации;
- в системах отопления и горячего водоснабжения.
Устройства устанавливаются на горизонтальных и вертикальных трубах в жилых домах, зданиях производственного и административного назначения. Их применение обеспечивает:
- длительный безаварийный срок службы трубопровода;
- гашение завихрений;
- стабильность давления в трубах при его скачках;
- защиту от гидроударов;
- отсутствие искажений при температурном расширении.
Технические характеристики
Чтобы понять возможности компенсирующей детали, необходимо разобраться с ее техническими характеристиками. Они зависят от материала, из которого изготавливается устройство. Параметры:
- плотность — примерно 0,92 г/см;
- толщина стенок — не менее 4,5 мм;
- максимальный температурный режим — до 95 градусов Цельсия;
- цвет — белый, серый;
В строительных, сантехнических магазинах продаются изделия диаметром от 20 до 110 мм. Срок службы заявленный производителем — 50 лет.
При расчете диаметра компенсатора нужно определить максимальное сжатие, расширение трубы при нагревании. Для примера можно рассмотреть трубу диаметром 90 мм. Ее максимальное расширение — 4.2 см, сжатие — 2.1 см. Рассчитывается диаметр зависимо от максимального увеличения, которое ровняется ΔL/2 = 21 мм.
Классификация компенсаторов
Устройства для борьбы с деформациями подразделяются на два вида: естественные и конструкции из упругих материалов. В первом используются амортизационные свойства труб. Компенсаторы этого типа могут быть:
- Г-образными – устанавливаются на поворотах.
- П-образными – используются для трубопроводов с температурой более 50 ⁰C. Перед установкой рекомендуется растянуть, чтобы увеличить пределы компенсации.
- Z-образными – применяются для присоединения отводов.
- Кольцевыми – благодаря форме обладают повышенными компенсационными свойствами.
К высокотехнологическому классу относятся:
- Сильфонные компенсаторы, защищающие от теплового расширения, вибраций, гидроударов. Выпускаются поворотные, сдвиговые, осевые, универсальные разновидности.
- Линзовые – предназначены для работы на горячих и холодных трубопроводах, системах вентиляции.
- Сальниковые – используются для теплосетей с частыми изменениями температуры. Могут работать в одно- и двухстороннем режиме, если оснащены подвижным стаканом.
Установка устройств
Кроме рекомендаций, касающихся расчетов, имеются также советы по монтажу компенсаторов.
Во-первых, располагать неподвижные опоры далее чем на 10DN от самого компенсатора не рекомендуется. Это обусловлено тем, что передача момента защемления опоры будет сильно снижать гибкость конструкции.
Во-вторых, настоятельно рекомендуется разбивать участки от неподвижной опоры до П-образного компенсатора одинаковой длины, на протяжении всей сети. Также здесь важно отметить, что смещение места установки приспособления от центра трубопровода к одному из его краев увеличит силу упругой деформации, а также напряжения примерно на 20-40% от тех значений, которые можно получить, если монтировать конструкцию посредине.
В-третьих, для того чтобы сильнее увеличить компенсирующую способность, используется растяжка П-образных компенсаторов. В момент установки конструкция будет испытывать изгибающуюся нагрузку, а при нагреве будет принимать ненапряженное состояние. Когда температура достигнет максимального значения, то и устройство придет снова в напряжение. На основе этого, был предложен способ растягивания. Предварительная работа заключается в том, чтобы растянуть компенсатор на величину, которая будет равна половине теплового удлинения трубопровода.
Какой вариант лучше установить на полипропилен
Ассортимент устройств, предлагаемый изготовителями, позволяет подобрать нужный тип для полипропиленовых трубопроводов любого назначения и способа прокладки. В зависимости от условий применения используются:
- Осевые компенсаторы сильфонного типа, предназначенные для работы в системах отопления и горячего водоснабжения. С трубами соединяются с помощью муфт. Сильфон из тонкой нержавеющей стали выдерживает давление до 16 атмосфер при температуре 115 ⁰C.
- Сдвиговые устройства с двумя гофрами – компенсируют тепловое расширение одновременно по 2 направлениям.
- Поворотные – применяются в местах изменения линии трубопровода на 90⁰.
- Универсальные разновидности – используются на небольших участках с отводами. Компенсируют поперечные, угловые, осевые смещения. Устанавливаются там, где использовать другие виды нет возможности.
- Фланцевые компенсаторы из мягких материалов – предназначены для смягчения гидроударов. Сгладят небольшие огрехи, допущенные в процессе прокладки труб. Легко устанавливаются и заменяются, так как при монтаже не требуется сварка.
- Компенсаторы в виде змеевиков.
- Петлеобразные – наиболее простые. Их нетрудно изготовить самостоятельно из отрезка полипропиленовой трубы. Несмотря на незамысловатость конструкции, успешно выполняют те же функции, что и заводские аналоги, но занимает больше места.
Монтаж: расчеты и требования
У полипропиленовых труб с алюминиевым армированием коэффициент теплового расширения равен 3×10⁻⁵ 1/°С, а у обычных – 15×10⁻⁵ 1/°С. Из этого следует, что изменение температуры на 10 ⁰C увеличивает длину в первом случае на 0,3, а во втором – на 1,5 мм. Зная протяженность трубы и пределы изменения ее температуры, несложно подсчитать, на сколько она удлинится.
Предположим, система отопления монтируется при температуре 20 ⁰C, нагреваться она будет до 100 ⁰C. Получившаяся разница в 80 ⁰C заставит каждый метр армированных труб увеличиться на 0,3×8=2,4 мм, а обычных – на 1,5×8=12 мм. Если их длина 10 м, общий прирост составит 2,4×10=24 мм и 12×10=120 мм.
Для коммуникаций, предназначенных работать в условиях сильного нагрева, следует выбирать трубы с минимальным линейным расширением. Подойдут варианты, армированные алюминием или этиленвиниловым спиртом. Для подачи холодной воды можно использовать обычные полипропиленовые трубы, поскольку величина изменения температуры невелика. Максимальный перепад составляет 20 ⁰C в холодное время года, если они проходят по неотапливаемому подвалу.
Теплые полы монтируются в стяжках при 16-20 ⁰C, максимальная температура нагрева санитарными нормами допускается до 55 ⁰C. При такой разнице допустимо использование обычных труб. Несмотря на то что тепловое расширение изделий в стяжках и под штукатуркой гасится окружающим материалом, армированные варианты более надежны. Лучше подстраховаться, чтобы потом не долбить пол и стены.
Коммуникации, прокладываемые под штукатуркой, должны закрываться кожухами из вспененного полиуретана или полиэтилена. Этот метод называется «труба в трубе». Его применение снижает потери тепла на нагрев стен, а эластичность кожуха позволяет изделиям расширяться, разгружая тем самым внутреннее напряжение.
Полипропиленовые коммуникации крепятся к стенам на жестких и подвижных опорах. Первые не позволяют изделиям удлиняться при тепловом расширении. Они используются для разбивки водопровода на компенсационные участки. Для защиты стояка от проседания его жестко крепят под тройниками, у отводов и муфт, соединяющих трубы. На середине, между неподвижными креплениями, устанавливаются компенсаторы.
Второй вид крепежа не препятствует удлинению изделий при температурном расширении. С его помощью можно смонтировать коммуникацию, избежав проседания стояка. Поскольку при таком способе ничто не мешает движению труб, установка компенсаторов необязательна.
Прокладывая коммуникации в шахте или канале, необходимо предусматривать компенсацию температурного сдвига на ответвлениях. Ее можно осуществить путем добавления плеча изгиба, если расположить коммуникацию дальше от стены. Увеличение отверстия до размеров, достаточных для свободного перемещения отвода, или установка Г-образного компенсатора также решают проблему. Точки жесткого крепления стояка в шахте и канале должны располагаться на расстоянии не больше 3 метров между ними. На прямых участках коммуникаций из неармированных труб длиной более 10 м компенсаторы обязательно устанавливаются на стояках и отводах.
Изолирование
Трубопроводы холодного водоснабжения подлежат изолированию для предотвращения нагрева труб и выпадения конденсата. Для полного соответствия требованиям санитарно-гигиенических норм холодная вода не должна нагреваться свыше 20°С. Трубопроводы горячего водоснабжения также нуждаются в изоляции для уменьшения теплопотерь и поддержания заданной температуры воды.
При выполнении теплоизоляции пластиковых труб значительно снижаются потери тепла и затраты энергоресурсов. Термические потери при подаче больших объемов горячей воды (душ, ванна, посудомоечная или стиральная машина) по пластиковым неизолированным трубопроводам почти на 20% меньше, нежели при использовании металлических труб. При небольших расходах горячей воды либо непродолжительном периоде ее потребления, когда трубы не успевают полностью прогреться, разница в теплопотерях между пластиковыми и металлическими трубопроводами составляет около 10%, а при очень больших расходах воды – до 20%. За счет выполнения изоляции потери тепла можно снизить еще примерно на 15%.
Тип материала и толщина слоя изоляции определяются с учетом температуры воды, температурно-влажностного режима в помещении, а также необходимого термического сопротивления.
Выполнять изоляцию трубопроводов следует по всей их длине, включая арматуру и фитинги с соблюдением минимальной толщины слоя изолирующего материала, заданной проектом. Разрезанную для надевания на трубу изоляцию необходимо затем плотно соединить при помощи двухстороннего скотча, изоляционной ленты или клея.
Минимальная толщина термической изоляции трубопровода холодной воды
| Прокладка трубопровода | Толщина изоляции при λ = 0,040 Вт/мК |
| открытая прокладка в неотапливаемых помещениях | 4 мм |
| открытая прокладка в отапливаемых помещениях | 9 мм |
| трубопровод в монтажном канале без параллельной прокладки горячего трубопровода | 4 мм |
| трубопровод в монтажном канале проложенный параллельно с горячим трубопроводом | 13 мм |
| трубопровод в канавке под штукатуркой проложенный отдельно | 4 мм |
| трубопровод в канавке под штукатуркой проложенный параллельно с горячим трубопроводом | 13 мм |
| забетонированный трубопровод | 4 мм |
Примечание. При использовании изоляции с другими термическими характеристиками ее толщину необходимо рассчитать заново. При расчете необходимо учитывать, что трубопроводы горячего водоснабжения из пластика обладают более высокими теплоизоляционными свойствами, нежели металлические.
Толщину изоляции труб горячего водоснабжения принимают от 9 до 15 мм при величине термического сопротивления L=0.040 Вт/мК.
Чем опасно тепловое расширение
В результате ошибок проектирования, когда не учитывается температурное расширение трубопровода, его участки при нагреве отклоняются в стороны, создавая волнообразную форму. При этом уровень шума от текущей жидкости значительно усиливается. В результате видоизменения труб происходит:
- разрушение опор крепления;
- снижение пропускной способности из-за скопления воздуха в верхних точках;
- падение температуры радиаторов отопления;
- образование трещин на изгибах и утечек через них.
