Меню

Диаметры труб металлополимерных для системы отопления

Обзор разновидностей металлопластиковых труб

Металлопластиковые трубы – одна из наиболее широко используемых разновидностей полимерных изделий в системах отопления и водоснабжения. Популярность данных изделий обуславливается их низкой стоимостью и отличными эксплуатационными характеристиками – надежностью, устойчивостью к деформациям и длительным сроком службы.

Металлопластиковая труба

В данной статье представлена информация о трубах из металлопластика. Мы рассмотрим их технические характеристики, размеры и особенности конструкции, а также изучим отзывы и ознакомимся с требованиями действующего ГОСТ на металлопластиковые трубы.

Конструкция и технология изготовления

Металлополимерные трубы являются многослойными конструкциями, состоящими из 3-ех разных слоев:

  • внутренняя и наружная оболочка из полиэтилена;
  • промежуточный армирующий слой из алюминиевой фольги;
  • два соединительных слоя термоустойчивого клея.

Для изготовления пластиковой оболочки могут применяться материалы двух видов – сшитый полиэтилен (РЕХ) либо полиэтилен повышенной термостойкости (PE-RT).

Сшитый полиэтилен имеет структуру, в которой отдельные молекулы этилена соединены между собой посредством дополнительных цепочек, образованных в результате воздействия на изначально сырье катализатора. Тип используемого катализатора определяет метод сшивки полиэтилена, согласно которому материал бывает:

  • РЕХ-а – сшивается пероксидами;
  • РЕХ-б – сшивается силаном;
  • РЕХ-с – сшивается заряженными частицами;
  • РЕХ-d – сшивается азотом.

Каждый способ сшивки дает разное количество соединенных молекул (процент сшивки), от которого зависит прочность и пластичность итогового изделия. Оптимальным вариантом являются изделия из полиэтилена РЕХ-b, имеющего 60% сшивки, который имеет высокую прочность и трещиностойкость но, при этом, хорошо подвергается сгибанию.

Металлопластиковые трубы из PE-RT полиэтилена, отличающегося повышенной термоустойчивостью, имеют большую пиковую температуру (125 градусов, тогда как у РЕХ труб 1100), при которой изделия не начинают деформироваться, однако эластичность термостойкого полиэтилена значительно ниже, он не гнется – для угловых соединений трубопровода нужно использовать специальные тройники.

Схема конструкции металлопластиковой трубы

Металлополимерные изделия любого вида изготавливаются по идентичной технологии. Цикл производства состоит из нескольких этапов:

  1. В экструдер загружается сырье, где оно нагревается и под воздействием повышенного давления (в РЕХ-полиэтилен добавляется катализатор) уплотняется до требуемой консистенции.
  2. Из экструдера, проходя специальную форму, выдавливается внутренняя оболочка.
  3. После отвердевания на поверхность оболочки термостойким клеем приклеивается слой алюминиевой фольги. Фольга сваривается встык либо внахлест посредством лазерной сварки.
  4. Поверх фольги наносится клей, после чего на ней фиксируется наружная полиэтиленовая оболочка.
  5. Изделие опрессовывается в калибровочном станке.

Металлопластиковые трубы, за счет наличия фольги, имеют низкий коэффициент линейного расширения. Наружный слой полиэтилена меньше прогревается, что значительно продолжает срок службы трубопровода.

Армирование необходимо для снижения диффузии кислорода в циркулирующую среду сквозь стенки трубы. Фольга обеспечивает нулевую паропропускную способность трубопровода, что лишает проблем с образованием ржавчины внутри отопительных приборов. Также фольга выступает в качестве теплоизолятора, препятствующего потере температуры теплоносителем и образованию конденсата на поверхности. В целом, металлополимерные трубы предпочтительнее для использования в сфере отопления, чем неармированные аналоги.

Преимущества и недостатки

Вкратце рассмотрим преимущества, которыми обладают металлополимерные изделия:

  • полная устойчивость к коррозии и химически агрессивным веществам;
  • идеально гладкие внутренние стенки, обеспечивающие высокую пропускную способность. В процессе эксплуатации на стенках не появляется налет и сторонние образования;
  • низкий вес и простота монтажа своими руками (компрессионные фитинги, использующиеся для соединения сегментов, не требуют применения специального оборудования);
  • антистатичность, низкая теплопроводность за счет армирования фольгой;
  • бесшумность, в отличие от стальных линий;
  • эстетичный внешний вид, трубопровод не требует покраски после монтажа;
  • длительный срок службы (до 50 лет) и высокая ремонтопригодность.

Металлополимерные трубы, как и все пластиковые изделия, имеют склонность к линейному расширению при нагреве – они удлиняются, что может стать причиной протечек в местах фитингового соединения. Это и есть главный недостаток металлопластиковых изделий, который не является критическим фактором при их грамотном монтаже.

Особенности монтажа металлопластиковых труб (видео)

Типоразмеры, технические характеристики и маркировка

Металлополимерные трубы изготавливаются в соответствии с стандартом ГОСТ №53630 от 2009 г. “Трубы напорные многослойный для систем водоснабжения и отопления”. Данный ГОСТ определяет унифицированную маркировку изделий типа PEX-AL-PEX SDR6 20*2.5 PN20, в которой:

  • PEX-AL-PEX (сшитый полиэтилен). Также возможны: PERT-AL-PERT (термоустойчивый полиэтилен), PE-AL-PE (обычный полиэтилен) и PL-AL-PP (полипропилен);
  • SDR-6 – размерное соотношение толщины стенок и диаметра линии;
  • 20*2.5 – диаметр*толщина стенки;
  • PN20 – рабочее давление линии.

Размеры металлопластиковых труб определяются сферой их эксплуатации – такие изделия предназначены для использования в бытовых сетях водоснабжения и отопления, из-за чего диаметры труб достаточно ограничены. В ассортименте ведущих производителей (Валтек, Рехау), представлены трубы диаметром 16-40 мм.

Наиболее востребованные металлополимерные трубы диаметром 16 и 20 мм – данные размеры удовлетворяют все потребности бытовой эксплуатации. Таблица типоразмеров металлопластиковых труб демонстрирует габаритные характеристики изделий.

Типоразмеры труб из металлопластика

Рассмотрим технические характеристики труб вышеуказанных типоразмеров:

  • толщина стенки: ∅ 16 – 2 мм, ∅ 20 – 25 мм;
  • толщина слоя фольги: ∅ 16 – 0.2 мм, ∅ 20 – 0.24 мм;
  • вес погонного метра: ∅ 16 – 115 гр, ∅ 20 – 170 гр;
  • объем рабочей среды на 1 п.м.: ∅16 – 0.113 л, ∅ 20 – 0.201 л;
  • коэфф. линейного расширения (независимо от диаметра) – 0.26 мм/м;
  • коэфф. шероховатости – 0.07;
  • коэфф. теплопроводности – 0.44 Вт/мК;
  • рабочая температура – 90 0 , пиковая температура – 110 0 ;
  • паропроницаемость – 0 г/м³;
  • рабочее давление: холодная вода (20 0 ) – 20 мПа, горячая вода (90 0 ) – 6 мПа.

Металлополимерные трубы соединяются посредством фасонных фитингов трех типов – резьбовых, компрессионных и пресс-фитингов. Сварка для стыковки сегментов не применяется. Резьбовые и компрессионные фитинги позволяют сделать разборное соединения – такие фитинги можно демонтировать и использовать повторно, тогда как пресс-фитинги не подлежат снятию.

Пресси-фитинги, как свидетельствуют отзывы, обеспечивают более надежное и устойчивое к протечкам соединение, что позволяет выполнять скрытый монтаж трубопровода – бетонировать его в стену, что нельзя делать при использовании резьбовых и компрессионных фитингов.

Для монтажа ответвлений трубопровода используются специальные фитинги – тройники, производимые из латуни либо углеродистой стали. Тройники могут быть равнопроходными либо переходными, совмещенными с запорной арматурой (с возможностью регулировки потока). Помимо тройников, для укладки трубопровода из металлопластиковых труб, применяются угольники и крестовины (на 4 трубы).

Отзывы о металлопластиковых изделиях

Предлагаем вашему вниманию отзывы о металлополимерных трубах от людей, имеющих опыт их эксплуатации:

Долго не мог определиться, из каких труб делать отопление – стальных либо пластиковых. В итоге, перешерстив кучу отзывов и посоветовавшись с опытными сантехниками выбрал металлопластик, о чем ни разу не пожалел. Отопление без малейших косяков работает уже шестой год (использовал трубы 20 диаметра), надеюсь, не будет подводить и в дальнейшем. Соотношение цена/качество у продукции из металлопластика оптимальное – рекомендую!

Я сантехник с 25-летним стажем. Сейчас все клиенты повально переходят на металлополимерные трубы, о которых ничего плохого я сказать не могу – значительно выгоднее и практичнее, чем классические стальные трубопроводы. У самого дома водоснабжение сделано из металлопластиковых труб, за 9 лет никаких проблем. Могу сказать, что за металлопластиком – будущее.

Источник

Применение полимерных труб в системах отопления

В. И. Сасин, канд. техн. наук, член президиума НП «АВОК»

Читайте также:  Серые трубы для сантехники

В последние годы повсеместно, в том числе и в России, в качестве теплопроводов систем отопления широко применяются трубы из полимерных материалов (моно- и металлополимерные). В отечественных условиях эксплуатации температурные границы их использования ограничены СНиП [1], согласно которому максимальная температура теплоносителя в расчетном режиме не должна превышать 90 °C. При определении этой температуры специалисты ссылаются на известные графики зависимости прочностных характеристик полимерных труб от температуры и избыточного давления теплоносителя. Заметим, что эти графики, как правило, относятся к режимам работы систем горячего водоснабжения, т. е. к условиям постоянства температуры и давления в трубах, а в системах отопления, как известно, эти параметры переменны. По этой причине, согласно ряду данных, такие графики не следует однозначно распространять на системы отопления.

Однако и ограничения по температуре в 90 °C достаточно жестко определяют возможности использования полимерных труб. В традиционных отечественных системах отопления, по нашему мнению, для стояков и подводок следует ограничиться металлополимерными трубами, а монополимерные применять лишь в низкопотенциальных системах отопления и при оснащении теплых полов. Эта рекомендация определяется, в частности, значительными линейными удлинениями монополимерных труб, в 13–15 раз большими, чем температурные удлинения у стальных труб. Это обстоятельство приводит к ухудшению дизайна отапливаемых помещений при открытой прокладке полимерных теплопроводов. Отметим, что даже при прокладке их в специальных каналах зачастую не обеспечивается надежная сохранность облицовки этих каналов в период эксплуатации. Известно, что при использовании металлополимерных труб их линейные удлинения больше, чем у стальных, в 2,5–3 раза. Однако и такие удлинения следует обязательно учитывать при проектировании систем отопления.

Проблема компенсации линейных удлинений полимерных теплопроводов в системах отопления осложняется запретом на установку в таких системах традиционных компенсаторов, например сильфонных: приходится использовать «естественные условия» (отводы, повороты и т. п.), которых зачастую не хватает для надежного снятия линейных удлинений труб. На рис. 1 и 2 показаны рекомендуемые решения устройства компенсаторов, а также замыкающих участков в однотрубных системах отопления с полимерными теплопроводами.

Компенсация линейного удлинения полимерных теплопроводов

Монтаж радиаторных узлов с металлополимерными трубами в однотрубных системах отопления

Следует отметить, что за рубежом для устранения значительной части «температурных» проблем при использовании полимерных теплопроводов были снижены расчетные параметры теплоносителя в системах отопления жилых зданий с 90–70 °C до 75–65 °C и намечается их дальнейшее снижение.

В отечественной практике, часто в рекламных целях, предлагается пренебречь теплоотдачей стояков и подводок из полимерных теплопроводов из-за низкой теплопроводности полимеров, якобы выполняющих роль теплоизоляции. Рассмотрим этот вопрос подробнее на примере расчета теплового потока через цилиндрическую стенку (рис. 3а) на основе зависимостей, приведенных в учебнике «Теплопередача» [2].

Схема металлополимерной трубы для расчета теплопередачи через цилиндрическую стенку (алюминиевая труба-оболочка условно показана пунктиром) а – без изоляции; б – с изоляцией

Учитывая, что коэффициент теплопроводности алюминиевой оболочки (205 Вт/(м·К)) многократно превышает коэффициент теплопроводности полимерного материала (для примера – полиэтилена) и клеевой основы (0,45 Вт/(м·К)), а отработанная технология производства таких труб обеспечивает качественный контакт полиэтилена с алюминиевой трубой, можем рассматривать такую трубу с допустимой для практических расчетов погрешностью как монолитную полимерную с внутренним диаметром dв, наружным диаметром d, толщиной стенки трубы δ с постоянным коэффициентом теплопроводности λ = 0,45 Вт/(м·К). Через трубу проходит вода с температурой tв, причем эффективность теплоотдачи от воды к внутренней поверхности стенки с температурой определяется значением коэффициента внутренней теплоотдачи αвн (в теплопроводах систем отопления в зависимости от скорости воды обычно αвн = 500–3000 Вт/(м 2 ·К)), а снаружи при температуре наружной стенки tс определяется коэффициентом наружной теплоотдачи α, характеризующим суммарный эффект конвективного и радиационного переноса теплового потока в отапливаемое помещение с расчетной температурой воздуха tвз. Обычно для вертикальных стояков высотой около 3 м при характерных для α= 14…18 Вт/(м 2 ·К).

Тепловой поток Q от трубы длиной L, м, определяется формулой:

(1)

Покажем на примере возможность приближенной оценки теплопотерь полимерной трубы с помощью формулы (1).

Задавшись температурным напором Θ = tв–tвз = 70 °C, длиной трубы L = 1 м, ее наружным и внутренним диаметрами d = 0,02 м и dв = 0,016 м, наиболее характерными условиями теплоотдачи α = 15 Вт/(м 2 ·К) и αвн = 1000 Вт/(м 2 ·К), при λ = 0,45 Вт/(м·К), по формуле (1) получим Q = 60,4 Вт, что практически совпадает с теплоотдачей стальных вертикальных гладких окрашенных масляной краской труб того же наружного диаметра, которая приведена в качестве приложения во всех рекомендациях ООО «Витатерм» по применению отопительных приборов, например в [3].

Из приведенного примера видно, что основным термическим сопротивлением является сопротивление наружной теплоотдаче. Термическое сопротивление полимерной гладкой трубы, несмотря на низкое значение коэффициента теплопроводности, существенно меньше и не превышает 10 % общего термического сопротивления. И, наконец, влиянием эффективности внутреннего теплообмена αвн можно пренебречь и поэтому считать, что при рассмотренных диаметрах труб их теплоотдача практически не зависит от характерных для систем отопления расходов воды.

При использовании изоляции (рис. 3б) формула (1) принимает вид

(2)

где dиз – наружный диаметр изоляции (внутренний диаметр изоляции теоретически совпадает с наружным диаметром трубы), м;
λиз – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/(м·К).

Формула (2) справедлива при условии идеального контакта наружной поверхности трубы с изоляцией. При накладной изоляции обычно это условие не соблюдается и воздушная прослойка играет роль дополнительного слоя изоляции.

Расчеты, проведенные нами по формуле (2) применительно к характерным диаметрам полимерных труб, показали, что так называемый КПД изоляции составляет около 50 % при коэффициенте теплопроводности изоляции λиз = 0,05 Вт/(м·К) и около 70 % при λиз = 0,1 Вт/(м·К), очевидно, в этих случаях на теплоотдачу труб вводятся поправочные коэффициенты 0,5 или 0,7. Такое относительно слабое влияние изоляции связано с тем, что с ростом изоляционного слоя уменьшается коэффициент теплопередачи К от воды к воздуху, но увеличивается площадь наружной теплоотдающей поверхности F пропорционально отношению dиз/d,

Согласно результатам наших испытаний труб с различными типами изоляции (повторяем, что при неплотном контакте труб с изоляцией воздушная прослойка улучшает ее эффект), мы не отмечали КПД изоляции меньше 40 % (поправочный множитель на температуру труб не менее 0,4).

Поскольку задача определения α и αвн сама по себе очень сложная и расчеты по формулам (1) и (2) носят все-таки приближенный характер, были проведены определительные тепловые испытания металлополимерных труб «KITEC» [4] при различных условиях их размещения в изотермической камере отдела отопительных приборов и систем отопления ОАО «НИИсантехники», согласно ГОСТ Р 53583–2009 [5].

Результаты испытаний, проведенных в ООО «Витатерм» [4], представлены в табл. 1 в виде зависимости линейной плотности теплового потока q, Вт/м, от температурного напора Θ, °C, при горизонтальном расположении открыто проложенных труб на высоте 100 мм от пола, а в табл. 2 – то же при условно вертикальном расположении труб на расстоянии 25 мм от стены.

При испытанных диаметрах труб разница тепловых потоков горизонтальных и вертикальных труб не столь значительна (11–17 %), как у стальных труб (25–28 %), что объясняется частично некоторым дополнительным увеличением теплоотдачи вертикальных металлополимерных труб из-за их небольшой деформации (отклонения от строгой вертикали) при повышении температуры вследствие, как указывалось, несколько большего, чем у стальных труб, линейного расширения. В среднем тепловой поток труб q, Вт/м, зависит от фактического температурного напора Θ, °C, в степени 1,2, т. е.:

(3)

где с – коэффициент, принимаемый для различных диаметров труб в зависимости от их ориентации по столбцу «0» в табл. 1 и 2 при Θ = 70 °C, Вт/м;
Θ – фактическая разность среднеарифметической температуры теплоносителя в трубе и расчетной температуры воздуха в помещении, °C;
70 – нормативная разность температур (температурный напор), °C.

Следует отметить, что чем меньше наружный диаметр теплопроводов, тем меньше разница в теплопередаче горизонтальных и условно вертикальных полимерных труб.

Полезный тепловой поток открыто проложенных вертикальных и горизонтальных у пола металлополимерных труб учитывается обычно в пределах 50–100 % от приведенного в табл. 1 и 2. При открытой прокладке горизонтальных труб под потолком рекомендуется учитывать 70–80 % их расчетного теплового потока с учетом его радиационной составляющей.

При экранировании открытого стояка из полимерных труб металлическим экраном общий тепловой поток вертикальных труб снижается в среднем на 25 %.

При скрытой прокладке труб в глухой борозде можно принимать, что общий тепловой поток снижается на 50 %, а при скрытой прокладке в вентилируемой борозде – уменьшается на 10 %.

Общий тепловой поток одиночных труб, замоноличенных в междуэтажных перекрытиях отапливаемых помещений и во внутренних перегородках из тяжелого бетона (λбет ≥ 1,8 Вт/(м·°C), ρбет ≥ 2000 кг/м 3 ), увеличивается в среднем в 2,2 раза (при оклейке стен обоями в 2 раза) по сравнению со случаем открытой установки, причем полезный тепловой поток при расположении труб на расстоянии 30 см и менее от наружной стены составляет в среднем 95 % от общего (в каждое из смежных помещений поступает половина полезного теплового потока).

Общий тепловой поток от одиночных труб в наружных ограждениях из тяжелого бетона (λбет ≥ 1,8 Вт/(м·°C), ρбет ≥ 2000 кг/м 3 ) увеличивается в среднем в 1,8 раза (при оклейке стен обоями в 1,6 раза), причем полезный тепловой поток при наличии теплоизоляции между трубой и наружной поверхностью стены составляет в среднем 90 % от общего.

При скрытой прокладке одиночных труб, замоноличенных в легком бетоне с пластификатором, поправочные коэффициенты на тепловой поток труб, приведенный в табл. 1 и 2, принимаются в пределах 1,1–1,15.

Таблица 1
Тепловой поток 1 м открыто проложенных
горизонтальных металлополимерных труб
dвн/
d
нар,
мм
dу,
мм
Θ,
°С
Тепловой поток 1 м трубы q, Вт/м, при Θ, °C, через 1 °C
1 2 3 4 5 6 7 8 9
12/16 16 30 20,5 21,4 22,2 23,0 23,9 24,7 25,6 26,4 27,3 28,2
16/20 20 24,8 25,8 26,8 27,8 28,8 29,9 30,9 31,9 33,0 34,0
20/25 25 29,4 30,6 31,8 33,0 34,2 35,4 36,6 37,8 39,1 40,3
12/16 16 40 29,0 29,9 30,8 31,6 32,5 33,4 34,3 35,2 36,1 37,0
16/20 20 35,0 36,1 37,2 38,2 39,3 40,4 41,4 42,5 43,6 44,7
20/25 25 41,5 42,8 44,0 45,3 46,6 47,8 49,1 50,4 51,7 53,0
12/16 16 50 37,9 38,8 39,8 40,7 41,6 42,5 43,4 44,4 45,3 46,3
16/20 20 45,8 46,9 48,0 49,1 50,2 51,4 52,5 53,6 54,7 55,9
20/25 25 54,3 55,6 56,9 58,2 59,5 60,9 62,2 63,5 64,9 66,2
12/16 16 60 47,2 48,2 49,1 50,0 51,0 52,0 52,9 53,9 54,9 55,8
16/20 20 57,0 58,2 59,3 60,4 61,6 62,8 63,9 65,1 66,2 67,4
20/25 25 67,6 68,9 70,3 71,6 73,0 74,4 75,8 77,1 78,5 79,9
12/16 16 70 56,8 57,8 58,8 59,7 60,7 61,7 62,7 63,7 64,7 65,7
16/20 20 68,6 69,8 71,0 72,1 73,3 74,5 75,7 76,9 78,1 79,3
20/25 25 81,3 82,7 84,1 85,5 86,9 88,3 89,7 91,2 92,6 94,0
12/16 16 80 66,7 67,7 68,7 69,7 70,7 71,7 72,7 73,7 74,8 75,8
16/20 20 80,5 81,7 82,9 84,2 85,4 86,6 87,8 89,0 90,3 91,5
20/25 25 95,4 96,9 98,3 99,7 101,2 102,6 104,1 105,5 107,0 108,4

При прокладке труб в стандартных штробах, полностью заполненных самотвердеющей пенистой изоляцией, тепловой поток труб увеличивается на 15–20 % в случае размещения в наружных стенах и на 5–10 % – при размещении во внутренних перегородках.

Следует учитывать, что приведенные в табл. 1 данные о теплопередаче моно- и металлополимерных труб можно принять в качестве средних для большинства аналогов при их горизонтальной прокладке, т. к. возможные отклонения от «горизонтальности» при характерных для систем отопления температурах теплоносителя (50–90 °C) и его скорости (0,5–1 м/с) мало отражается на эффективности теплопередачи. В то же время при вертикальной прокладке монополимерных труб при тех же условиях они будут заметнее отклоняться от «вертикальности», чем металлополимерные. Поэтому теплопередача условно вертикальных монополимерных труб, согласно нашим предварительным данным, отличается от теплопередачи горизонтальных труб не на 11–17 %, а всего лишь на 5–7 %, и будет соответственно выше значений, приведенных в табл. 2.

Таблица 2
Тепловой поток 1 м открыто проложенных
вертикальных металлополимерных труб
dвн/
d
нар,
мм
dу,
мм
Θ,
°C
Тепловой поток 1 м трубы q, Вт/м, при Θ, °C, через 1 °C
1 2 3 4 5 6 7 8 9
12/16 16 30 18,5 19,2 20,0 20,7 21,5 22,2 23,0 23,8 24,6 25,3
16/20 20 21,8 22,7 23,6 24,5 25,4 26,3 27,2 28,1 29,0 29,9
20/25 25 25,3 26,3 27,3 28,4 29,4 30,4 31,5 32,5 33,6 34,6
12/16 16 40 26,1 26,9 27,7 28,5 29,3 30,1 30,9 31,7 32,5 33,3
16/20 20 30,8 31,8 32,7 33,6 34,6 35,5 36,5 37,4 38,4 39,3
20/25 25 35,7 36,8 37,9 39,0 40,0 41,1 42,2 43,3 44,4 45,6
12/16 16 50 34,1 35,0 35,8 36,6 37,4 38,3 39,1 40,0 40,8 41,6
16/20 20 40,3 41,3 42,2 43,2 44,2 45,2 46,2 47,2 48,2 49,2
20/25 25 46,7 47,8 48,9 50,1 51,2 52,3 53,5 54,6 55,8 56,9
12/16 16 60 42,5 43,3 44,2 45,0 45,9 46,8 47,6 48,5 49,4 50,2
16/20 20 50,2 51,2 52,2 53,2 54,2 55,2 56,2 57,3 58,3 59,3
20/25 25 58,1 59,3 60,4 61,6 62,8 64,0 65,2 66,3 67,5 68,7
12/16 16 70 51,1 52,0 52,9 53,8 54,6 55,5 56,4 57,3 58,2 59,1
16/20 20 60,4 61,4 62,4 63,5 64,5 65,6 66,6 67,7 68,7 69,8
20/25 25 69,9 71,1 72,3 73,5 74,7 76,0 77,2 78,4 79,6 80,8
12/16 16 80 60,0 60,9 61,8 62,7 63,6 64,5 65,4 66,4 67,3 68,2
16/20 20 70,8 71,9 73,0 74,1 75,1 76,2 77,3 78,4 79,4 80,5
20/25 25 82,1 83,3 84,5 85,8 87,0 88,3 89,5 90,8 92,0 93,3

В отечественной практике реклама применения полимерных труб в значительной мере ориентирована на их крайне малые значения эквивалентной шероховатости 0,0003–0,001 мм, которые многократно меньше расчетной эквивалентной шероховатости стальных труб (0,2 мм).

Даются рекомендации, что для повышения экономической эффективности использования полимерных труб целесообразно уменьшить на следующий размер расчетный диаметр теплопровода при замене стального на полимерный. При экспертных оценках таких «решений», проведенных ООО «Витатерм», было отмечено, что замена стальных труб, например, условным диаметром 20 мм, на следующий размер полимерных – 16 мм фактически приводит к уменьшению внутреннего диаметра труб не на один, а на два размера (не до 16, а до 12 мм), т. к. у стальных труб условный диаметр характеризует их внутренний размер, а у полимерных – наружный. Ситуация осложняется и дополнительным гидравлическим сопротивлением мест соединения теплопроводов (особенно у металлополимерных труб с использованием пресс-фитингов), т. к. в этих местах нарушается постоянство диаметра теплопровода по ходу теплоносителя. И, наконец, еще одно обстоятельство, которое практически не учитывается при гидравлических расчетах систем отопления, а именно: отмеченное выше «искривление» полимерных труб при подаче горячего теплоносителя относительно прямолинейности, обеспечиваемой при их монтаже.

По данным ООО «Витатерм» «извилистость» полимерных стояков увеличивает гидравлическое сопротивление на 5–10 %.

В ООО «Витатерм» для оценки реальных условий эксплуатации полимерных теплопроводов были проведены гидравлические испытания металлополимерных труб «KITEC» [4], принятых в качестве представительных. Эти испытания проведены согласно методике НИИсантехники [6]. Она позволяет определять значения приведенных коэффициентов местного сопротивления ζну и характеристик сопротивления Sну при нормальных условиях (при расходе воды через прибор 0,1 кг/с или 360 кг/ч) после периода эксплуатации, в течение которого коэффициенты трения мерных участков стальных новых труб на подводках к испытываемым элементам системы отопления достигают значений, соответствующих коэффициенту трения стальных труб с эквивалентной шероховатостью 0,2 мм, принятой в качестве расчетной для стальных теплопроводов отечественных систем отопления.

Согласно эксплуатационным испытаниям отопительного оборудования, проведенным ООО «Витатерм», гидравлические показатели этого оборудования и теплопроводов, определенные по упомянутой методике [6], в среднем соответствуют трехлетнему сроку их эксплуатации в отечественных системах отопления.

Гидравлические испытания полимерных теплопроводов KITEC проводились после достаточно длительных их тепловых испытаний в изотермической камере ОАО «НИИсантехники» [5]. Было отмечено, что на внутренних стенках полимерных труб образовался слабый гладкий налет следов коррозии от стальных элементов экспериментального стенда, который на 10–15 % увеличил гидравлические показатели чистых труб, т. е. эквивалентная шероховатость полимерных труб оказалась заметно выше паспортной, приводимой изготовителем.

Наличие подобного налета наблюдалось нами и при анализе внутренней поверхности полимерных труб, эксплуатировавшихся в реальных системах отопления.

При проводимых ООО «Витатерм» экспертных оценках аварийных ситуаций в системах отопления с полимерными трубами в ряде случаев было отмечено «рыхление» внутренней поверхности этих труб при использовании теплоносителя с большим количеством абразивных твердых веществ. Испытания образцов полимерных труб из таких систем отопления показали еще большее увеличение гидравлических показателей по сравнению с данными для чистых труб.

В тоже время следует учитывать, что при скоростях воды в трубах, соответствующих ламинарному и частичному переходному режимам течения, гидравлические характеристики труб из разных материалов практически совпадают. Поэтому рекомендовать снижение диаметра труб при указанных режимах течения теплоносителя не допускается.

В работе [4] приведены данные об удельных перепадах давления R, Па/м, в зависимости от массного расхода воды через трубу М, кг/с, при средней температуре горячей воды 70 °C. В среднем для испытанных труб при расходах теплоносителя М = 0,03…0,1 кг/с, dвн = 12 мм значения R находятся в пределах 109…951 Па/м, при dвн = 16 мм R = 28…239 Па/м и при dвн = 20 мм R = 10…83 Па/м. Отмечена неквадратичность значений R от расхода теплоносителя М: при dвн = 12 мм R = 6·10 4 ·М 1,8 , при dвн = 16 мм R = 1,41·10 4 ·М 1,77 , при dвн = 20 мм R = 0,47·10 4 ·М 1,75 . После образования на трубах пленки следов коррозии режим течения стабилизировался и рост перепада давления при Мidem прекратился. При средней температуре воды, отличной от 70 °C, рекомендуется вводить поправочный коэффициент Ψ на значения R, полученные при 70 °C, по формуле:

(4)

где Rt – удельный перепад давления при средней температуре воды в пределах от 10 до 90 °C и расходе М, Па/м.

Значения Ψ в зависимости от средней температуры воды в теплопроводах можно принимать по табл. 3.

Таблица 3
Поправочный коэффициент Ψ на температуру воды
Фактическая средняя
температура воды в трубах, °C
90 80 70 60 50 40 30 20 10
Значение Ψ 0,95 0,98 1 1,02 1,05 1,1 1,14 1,2 1,25

В ходе исследований ООО «Витатерм» отмечено, что гидравлические характеристики полимерных труб, развернутых из рулона, зависят от качества размотки, поэтому при укладке труб из рулона рекомендуется использовать специальное устройство с целью обеспечения соответствия гидравлических характеристик труб паспортным.

Следует учитывать, что полимерные трубы, залитые в бетон, при пропуске через них горячей воды, изменяют свой внутренний диаметр. Это приводит к увеличению гидравлического сопротивления такой трубы в среднем на 10 %.

При выполнении отводов, особенно малых радиусов, возможно образование овальности труб. Согласно данным ООО «Витатерм», овальность, т. е. отношение разности большего и меньшего внутренних диаметров труб к номинальному значению диметра круглой трубы, умноженное на 100 %, в пределах до 25 % не ухудшает гидравлические характеристики отводов и калачей, а в пределах 18–23 % даже их немного уменьшает.

В заключение укажем, что актуальные проблемы монтажа и эксплуатации систем отопления с использованием полимерных теплопроводов требуют отдельного рассмотрения и представлены, в частности, в работах [7, 8].

Таким образом, при использовании полимерных труб в системах отопления следует учитывать в полной мере их тепловые характеристики и не пренебрегать гидравлическими показателями. Для этого необходимо учитывать рекомендации ООО «Витатерм», приведенные в данной статье.

Источник

Adblock
detector