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.
Особенности монтажа
Монтаж труб с компенсатором
Устанавливая сильфонные компенсаторы, необходимо знать особенности их монтажа:
Монтировать такой технический элемент следует только на прямолинейном участке.
Перед установкой важно провести правильный расчет линейного расширения и выбрать подходящий вид устройства.
Перед креплением нужно проверить соответствие технических характеристик используемых пропиленовых труб и компенсаторов. Они должны быть заложены в проекте трубопровода.
Непосредственно перед работой целесообразно проверить этот технический узел на наличие повреждений
Бракованные модели сразу откладываются.
Между двумя неподвижными креплениями разрешается устанавливать только один сильфонный компенсатор.
Опытные мастера перед сваркой обматывают технический узел асбестовой тканью. Она предупредит попадание металлических брызг на компенсатор при выполнении сварки.
Особенности использования
Для каждого трубопровода, испытывающего значительные перепады температур, характерны линейные деформации, обусловленные процессами расширения материала в связи с повышением температуры. Игнорирование данных процессов может привести к нарушению работы трубопровода, авариям и повреждению строительных конструкций в которых он закреплен, что повлечет за собой значительные финансовые издержки. Для предотвращения подобного развития ситуации предусматривается два основных приема. Первый – использование подвижных опор (например, хомутов без жесткой затяжки или скользящих опор). Этот способ используется в основном для магистральных, обычно подземных, трубопроводов. Второй – установка специальных компенсаторов для труб, обычно применяется в помещениях. Остановимся более подробно на особенностях и вариантах установки компенсаторов на полипропиленовые и стальные трубы, которые наиболее часто используются для обустройства сетей в различных постройках (от жилых до складских помещений).
Схема: как все устроено
Способы расчета
Расчет необходимой способности для компенсаторов труб при линейных деформациях, обусловленных термическим расширением магистралей, проводится с учетом длины трубопровода, температуры и коэффициента расширения материала. В приведенной ниже формуле эти параметры выражаются произведением (перемножаются).
Для расчета используется простая формула:
X = L * T * K
Обозначения: X – искомое линейное расширение для трубопровода (в миллиметрах); L – длина сети (в метрах); T – разница температур монтажа трубопровода и эксплуатации (в градусах); K – коэффициент расширения материала из которого изготовлена труба, табличная величина (см. ниже).
Коэффициент «К» для разных материалов различен. Так, наименьшим он является для стали, большим – для алюминия или меди, а наибольшим – для полимерных материалов – поливинилхлорида и полиэтилена. Очевидно, что этот коэффициент также возрастает с увеличением температуры. Наиболее часто эксплуатация сетей осуществляется при температуре до 100 градусов. Ориентируйтесь на такие значения коэффициента расширения для основных материалов в пределах 0-100 градусов:
- углеродистая сталь – 0,0110;
- полиэтиленовые изделия – 0,1800;
- нержавеющая сталь – 0,0165;
- полипропиленовые конструкции – 0,1500;
- медные трубы – 0,0166;
- металлополимерные детали – 0,0250;
- изделия из поливинилхлорида – 0,0620.
А это функционирующие компенсаторы. Возможно, один из таких есть и в вашем доме/офисе
Область применения
Различные материалы имеют разные коэффициенты расширения. В свою очередь различные виды сетей испытывают различные технологические и эксплуатационные нагрузки. Применение компенсаторов необходимо в первую очередь для теплопроводов и систем отопления. Изделия могут также применяться для снижения износа трубопровода в процессе вибраций и нивелирования линейных деформаций, обусловленных не температурным фактором (например, сооружения испытывающие отклонения относительно вертикальной оси).
Для магистральных теплосетей целесообразно использование Z- и П-образных компенсаторов, но сейчас чаще задействуют сильфонные. При обустройстве разводки трубопровода в помещениях порой достаточно Г-образных моделей. Учитывая, что полимерные материалы характеризуются большими коэффициентами линейной деформации, использование компенсаторов на полипропиленовых трубах теплопроводов является необходимостью. Компенсаторы для канализационных труб из пластика – также находка для тех, кто хочет построить качественные коммуникации.
Основные модели
Технические характеристики
Сильфонный компенсатор в действии Сильфоны выпускаются с применением рулонной стали толщиной 0,3 – 0,5 мм. Партия на выходе проверяется на стойкость к коррозии от хлора в условиях температуры +150°С. Герметичность испытывается гидростатической компрессией с помощью пузырьков азота, воздуха или гелия. В компенсаторах не допускается растяжение, протечки контрольного вещества и снижение напора.
Устройства исследуются на стойкость к нагреванию повышением температуры до +270°С и выдержкой в этих условиях не менее 1 часа. Проверяется внутренние разрывы, вспучивания и отслоения. Испытание на жесткость проводится сжатием и растяжением образца, значение должно соответствовать ГОСТ 286. 1997.
Продольные швы обечаек при изготовлении выполняются сваркой на одинаковом расстоянии один от другого. Металлические сильфоны производят способом формовки с калибровкой гофров. Устройства мелкого диаметра делают гидравлической прессовкой.
Основные размеры
Компенсаторы также ставятся на полипропиленовые трубы Применяется визуальный и инструментальный осмотр для определения внешнего вида. Зрительно устанавливается присутствие покрытия от коррозии на патрубках и сильфоне, маркировки. На корпусе не должно быть повреждений, вмятин, капель застывшего металла. Компенсатор для полипропиленовых труб отопления не должен иметь расслоений разного размера на концах патрубка.
С помощью измерения проверяют параметры:
- размер проходного сечения;
- рабочая длина устройства;
- толщина стенок и внутренний диаметр разделки фланцев под сварку;
- перпендикулярность оси патрубка к торцу среза.
Разновидности
Существуетнесколько разновидностей компенсационных муфт. Чаще всего встречается прямаямодель с одним раструбом и внутренним элементом. Есть еще конструкции сфланцевым соединением, которые используются на линиях диаметром от 63 до 110мм. Однако, эти детали годятся только для чугунных трубопроводов, оснащенныхфланцевыми соединениями. На линиях из полимерных материалов используются деталис раструбными элементами. Примечательно, что для сварных трубопроводовиспользование компенсаторов такого типа становится бесполезным, так как принципих действия основан на скольжении раструба по патрубку. В таких случаях нужныфланцевые или гофрированные фитинги. Диаметрыизделий соответствуют размерному ряду труб (для изделий из ПВХ это 50, 75, 110,160 мм и т.д.). Чаще всего встречается компенсатор на стояке канализации, поэтомумаксимальным спросом пользуются фитинги диаметром 110 или 160 мм. Однако,иногда их устанавливают и на лежаках, длина которых слишком велика. Этопозволяет производить замену отдельных узлов линии без полной разборки.
Рекомендуется выбирать компенсатор, изготовленный из того же материала, что и остальной трубопровод. Иначе возможно несоответствие размеров или другие проблемы. Толщина стенок у разных видов канализации отличается, поэтому наружный и внутренний диаметры элементов могут не совпадать. Кроме того, разница физических свойств создает значительные проблемы в работе системы. Исключением может стать участок соединения двух линий из разных материалов, но в этих местах обычно используют другие фитинги.
Видео описание
Про то, какие бывают компенсаторы отопления, расскажет следующее видео:
Другие виды устройств
Если магистраль отопления или водоснабжения проложена зигзагами, либо имеет изогнутые участки, то применяются радиальные варианты компенсирования. В этом случае происходит естественное сглаживание благодаря смещению в районе поворотов трассы.
Такие же функции выполняют П-образные компенсаторы. И это не отдельные элементы. Просто магистраль через равные промежутки имеет П-образные отходы. Именно они позволяют сгладить температурные расширения. Но для работы такой системы требуется выполнение одного условия.
Все повороты трубопровода укладываются в специальный короб. Его ширина должна быть достаточной, чтобы хватило места для удлинения магистрали при нагревании. Для этого предварительно производят расчеты будущих нагрузок, а затем обустраивают место для поворота.
По подобному принципу действует компенсатор полипропиленовый. Это кусок обычной пластиковой трубы, закрученный в кольцо. Такой элемент не закапывают в землю. Его обычно устанавливают в помещениях. Он создает подвижность в системе и это компенсирует расширения или сжатия.
Разновидности
Есть несколько видов действующих классификаций устройств. Наиболее практичной считается группировка по типам применяемых мембран. На сегодняшний день практически все устройства выпускаются с диафрагменной мембраной. Баллон неразборный, выполненный из прочной стали. Обычно состоит из двух полусфер, сваренных между собой. Мембрана монтируется таким образом, чтобы полость резервуара делилась на две части. Подсоединительный патрубок остается в одной части, а золотник – в другой.
Баллонная мембрана подлежит замене. Но современные материалы способны выдерживать повышенные нагрузки довольно длительное время без потери целостности и упругости, поэтому необходимость в замене мембраны практически отпала. Резервуар для баллонной мембраны разборный. Вода находится в резиновой камере и не соприкасается с внутренними стенками резервуара. Шаровая мембрана сегодня практически не используется, она считается раритетом.
Компенсаторы для полипропиленовых труб: сильфонные, п-образные, компенсатор Козлова
В отличие от металлических труб ассортимент компенсаторов для полипропиленовых не такой уж и большой. В основном это связано с тем, что полипропилен используется для систем водоснабжения и отопления с низкотемпературными показателями
Но это ни в коем случае не уменьшает важность установки компенсаторов. Второй момент заключается в особенностях монтажных работ. Для металлической фурнитуры используется и сварка, и пайка, и резьбовое соединение, и фланцевое
А вот для полипропилена только пайка. И поэтому для этого типа труб применяются:
Для металлической фурнитуры используется и сварка, и пайка, и резьбовое соединение, и фланцевое. А вот для полипропилена только пайка. И поэтому для этого типа труб применяются:
- Сильфонные устройства;
- П-образные вставки;
- Вставки типа петля;
- Компенсатор Козлова.
Разновидности компенсаторов
Используемые компенсаторы можно разделить на несколько видов в зависимости от конструкции, назначения.
- Сильфонные используют в водопроводах и отопительных сетях. Рабочая среда пар, горячая и холодная вода. Имеют диаметр от 1,5 до 5 см. Внутри — нержавеющая сталь. Кожух сильфона делается из алюминия, тип соединения — муфтовый. Выдерживают давление до 16 бар, температуру до 115 С.
- Сдвиговые компенсаторы. Имеют в конструкции один или два гофрированных рабочих элемента. Для производства сильфонов используется нержавеющая сталь. Сильфоны скрепляют арматурой. Сфера применения сдвиговых компенсаторов — недопущение деформирования полипропиленовых труб в двух направлениях.
- Поворотные компенсаторы устраняют линейное расширение трубопровода, их устанавливают в местах, где необходимо сделать поворот магистрали, он обеспечивает угол поворота трубы на 90° и фиксирует его.
- Универсальный компенсатор может противостоять любым типам отклонений. Рабочий ход может быть осевым, поперечным или угловым. Сфера применения — короткие участки сетей либо, когда использование сильфонных компенсаторов по каким-либо причинам невозможно.
- Фланцевые компенсаторы из сантехнической резины используют в тех системах, где возникают гидроудары. Дополнительно компенсаторы нивелируют отклонение трубопроводов по оси.
- Петлевые компенсаторы, змейки, П- и Г-образные компенсаторы можно сделать самостоятельно из труб. П- и Г-образные элементы в сетях возникают сами по себе, так как трубам приходится обходить элементы конструкции здания. Вариант «змейка» предполагает установку труб, свернутых изначально в бухту, без распрямления на некоторых участках, чтобы компенсировать давление и высокую температуру.
https://youtube.com/watch?v=ihOAusdlhZo
Как это работает
Устройство, о котором мы будем говорить, призвано нейтрализовать нестабильность давления и температуры в трубопроводах отопления и горячего водоснабжения. Причем данная проблема характерна, как правило, для многоэтажных домов и промышленных зданий ввиду большой длины магистралей.
Принцип действия заключается в подвижном закреплении некоторых участков трубопроводов именно в местах возможной деформации.
Элементарный вариант – петлевой
Он состоит из участка аналогичной детали, согнутого в петлю (его еще называют О-образным). Чтобы деталь работала максимально функционально, диаметр петли должен составлять 10 диаметров трубки, то есть при использовании трубопровода диаметром в 32 мм тот же параметр компенсирующей детали должен составлять 320 мм.
При этом необходимо помнить, что монтаж выполняется на подвижных и неподвижных точках.
Выглядит это так:
Схема опоры
Таким образом, данная конструкция позволяет магистрали немного «играть», то есть перемещаться в продольной и поперечной плоскостях, а проход жидкости по кольцу снизит ударные нагрузки на изделие.
Монтаж осуществляется методом пайки, но на нем мы останавливаться не будем, так как очень подробно разбирали этот вопрос вот здесь.
Второй вариант – деталь в виде буквы П или Г
В целом назначение и схема монтажа аналогичны предыдущей, но вот рассчитывать параметры придется, как произведение нескольких величин согласно формуле.
X = L х T х K, где X – величина удлинения трубки (в миллиметрах), L – общая длина магистрали (в метрах), T – рабочая температура жидкости (в градусах Цельсия), K – фиксированный параметр материала, именуемый коэффициентом теплового расширения.
Без этой формулы грамотно смонтировать деталь вряд ли получится.
Пластиковая труба
Необходимо отметить, что компенсаторы для полипропиленовых труб отопления и водоснабжения рассчитываются и устанавливаются по аналогичным принципам.
Некоторые ошибочно предполагают, что достаточно избежать деформации, зафиксировав магистраль большим количеством креплений в одной плоскости, но это – типичная ошибка, ведь при разнице температур в 60 градусов Цельсия полимерная деталь увеличится в размерах на 9 мм на участке в 1 метр. Вопрос – куда деваться этим лишним миллиметрам и что произойдет дальше? Ответ предугадать нетрудно.
Если вы ищите информацию о фитингах для труб, прочтите эту статью.
Однако описанные варианты имеют один общий недостаток – они занимают достаточно много места и их монтаж не всегда целесообразен, особенно, если предстоит установка в ограниченном пространстве (например, при организации системы «теплый пол»).
И вот тут на помощь приходит сильфонный компенсатор для полипропиленовых труб, представляющий цилиндрическую компактную конструкцию, позволяющую одному из участков трубопровода свободно перемещаться в ней в продольном направлении.
Подробнее с деталью можно ознакомиться в видеоролике.
Помимо этого существуют изделия в виде гофры осевого, углового и сдвигового действия. Такие конструкции позволяют смещаться участкам магистрали в одной, двух и даже трех плоскостях.
При выборе узлов необходимо помнить, что установить их можно двумя способами – сваркой (пайкой) или фланцевым соединением. Последнее делает конструкцию разборной и более ремонтопригодной, но требует высокой квалификации установщика, поэтому без специалиста, увы, здесь не обойтись.
Однако прежде чем приступать к монтажным работам, нужно определить расстояние между компенсаторами полипропиленовых труб. К сожалению, единого параметра здесь нет, и придется учитывать общую длину магистрали, диаметр труб, температурный режим эксплуатации и давление жидкости.
Петлеобразный компенсатор
Для этого нужно составить чертеж конструкции в целом и осуществлять расчет по соответствующим таблицам, принимая во внимание, что неподвижные точки крепления магистрали должны чередоваться с подвижными. Если по ряду причин выполнить такие расчеты самостоятельно не представляется возможным, рекомендуем обратиться к профессионалам. В заключение скажем, что купить данный узел не сложно. Он продается в соответствующих торговых точках и цена за единицу, как правило, не превышает 500 рублей
Он продается в соответствующих торговых точках и цена за единицу, как правило, не превышает 500 рублей
В заключение скажем, что купить данный узел не сложно. Он продается в соответствующих торговых точках и цена за единицу, как правило, не превышает 500 рублей.
Какой выбрать
Компенсаторы должны обеспечить снижение нагрузок, возникающих в продольном и поперечном направлении, а также под углом к оси трубопровода при удалении трубы.
Г-образные, П-образные, кольцевые компенсаторы и устройства в форме змейки представляют собой участки трубопровода (из того же полипропилена, или близких по характеристикам, но обладающих большей упругостью и эластичностью материалов), которым придана соответствующая форма.
Монтируются они также, как и участки основной магистрали (сколько слоев ФУМ-ленты надо наматывать, написано здесь).
В конструкцию включают фитинги для получения формы (например, для П-образных компенсаторов) или добиваются нужных характеристик без их использования.
Ассортимент устройств, реализующих компенсацию теплового расширения за счёт других материалов, гораздо шире.
К ним относятся:
- осевые сильфонные компенсаторы КСО и ОПН. Эти устройства предназначены для компенсации деформация трубы в направлении, совпадающей с ее осью.
Используют в качестве рабочего элемента упругую конструкцию — сильфон из гофрированной сантехнической резины или из тонкой нержавеющей стали.
Практическое замечание! Устройства типа ОПН отличаются простотой установки за счет наличия в конструкции крепежных узлов служащих опорами при монтаже трубопровода;
- сдвиговые компенсаторы КС. Устройства предназначены для компенсации деформаций в направлении, не совпадающем с осью трубы, и, соответственно, имеют степени свободы в обеих (вертикальной и горизонтальной) плоскостях. Конструкция компенсаторов включает один или два гофрированных сильфона.
При использовании двухсоставного устройства надежность соединения сильфонов достигается за счет применения связующей арматуры;
- поворотные компенсаторы КСП. Функция этих устройств — компенсация линейного расширения обоих участков трубы в местах поворота магистрали. Применяются там, где по условиям прокладки угол поворота трубопровода должен оставаться неизменным;
- универсальные компенсаторы КСУ. Устройства позволяют компенсировать все виды отклонений трубопровода, возникающих за счёт теплового расширения.
Соответственно, рабочий ход этих устройств рассчитан на осевое, поперечное и угловое отклонения.
Особенности конструкции этих устройств диктуют их применение на коротких участках магистралей или в тех местах, где использование других типов сильфонных компенсирующих устройств, по каким-либо причинам, ограничено или невозможно;
- резиновые сильфонные элементы КР (фланцевые). Эти компенсаторы используют для компенсации отклонения оси трубопроводов. Кроме того, устройства выполняют роль демпфирующих, способны погасить гидроудар на обслуживаемом участке магистрали.
Кроме функционального назначения компенсаторы делятся по способу монтажа.
Для полипропиленовых трубопроводов применяют сварные и фланцевые компенсаторы.
При сварном способе используется традиционный для полипропиленовых труб метод монтажа с применением сварочного оборудования (какой нужен инструмент написано здесь).
Такой способ соединения предъявляет обязательные условия для выбора компенсаторов:
- идентичность диаметра,
- толщины стенок,
- внутреннего сечения компенсирующего устройства и участка трубопровода.
Для фланцевого метода на участке трубы, где устанавливается компенсатор, монтируется металлический фланец.
Установка компенсирующего устройства производится за счёт соединения фланцев на компенсаторе и трубопроводе.
Достоинством такого метода считается получение разъемного соединения, которое легко обслуживать и ремонтировать.
Основной недостаток — повышенная сложность монтажа и большее число технологических операций.
Поэтому ее выполнение лучше поручить специалистам, имеющим соответствующий опыт.
К сведению! При определенных условиях применение сильфонных компенсаторов кроме борьбы с тепловым расширением решает задачу устранения вихревых потоков жидкости в трубопроводе, что повышает безопасность его эксплуатации.
Эффективная работа компенсирующих устройств возможна только при соблюдении правил их установки.
