Podczas instalowania obwodów wodnych do ogrzewania podłogowego rzemieślnicy zwykle używają 2 rodzajów rurociągów - z metalowo-plastikowego i usieciowanego polietylenu. Przyczyny tego wyboru nie są jasne dla wszystkich właścicieli domów, ponieważ rzeczywista gama materiałów jest znacznie szersza: polipropylen (PP-R), miedź, czarna stal, falista stal nierdzewna. Naszym zadaniem jest rozważenie tych opcji i wreszcie sprawdzenie, która rura do ciepłej podłogi jest lepsza pod względem wydajności i ceny.
Kryteria oceny dla materiałów rurowych
Aby wybrać odpowiednie rury do ciepłej podłogi, musisz dobrze zrozumieć warunki pracy materiału. Będąc wewnątrz jastrychu, linia grzewcza nie tylko przenosi ciepło do monolitu, ale także doświadcza naprężeń mechanicznych od ciśnienia wody i własnej ekspansji.
W związku z tym stawiane są surowe wymagania dla materiału:
- Ogrzewanie podłogowe (w skrócie TP) to niskotemperaturowy system grzewczy, w którym woda jest podgrzewana maksymalnie do 55 stopni, a tryb pracy wynosi około 40/30 ° С. Aby szybko przenieść energię z chłodziwa na płytę betonową, ściany rur muszą mieć wystarczającą przewodność cieplną.
- Długość pętli TP często dochodzi do 100-120 metrów (w zależności od wybranej średnicy rurociągu). Dłuższa długość = duży opór hydrauliczny, pogarszający się przez chropowatość powierzchni wewnętrznej. Mówiąc prościej: im gładsze ścianki rury, tym łatwiej pompować wodę przez długi obwód i zapewnić wymagane natężenie przepływu.
- Ogrzewanie powoduje wydłużenie rur ogrzewania podłogowego. Ponieważ w betonowym jastrychu nie ma miejsca, aby rosnąć, należy spełnić jeden z dwóch warunków: mały współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału lub wysoką elastyczność i wytrzymałość powłoki, umożliwiając zmieszczenie rury w ograniczonej przestrzeni bez pękania.
- Awaryjne: z powodu awarii zaworów regulacyjnych na zespole mieszającym kolektora obwody grzewcze są napełniane wodą kotłową podgrzaną do 70 ... 90 ° C. Materiał monolitycznych rur musi wytrzymać takie skoki temperatury bez konsekwencji.
- Inne ważne punkty to odporność na korozję, ochrona przed wnikaniem tlenu, łatwość instalacji i brak połączeń w monolicie.
Uwaga. W przypadku obiegów wodnych, układanych „na sucho” w domach drewnianych, stawiane są mniej rygorystyczne wymagania. TP są montowane bez łącznika, jest dużo miejsca na rozszerzenie termiczne. Pozycja 3 listy nie ma już znaczenia.
Nie mniej ważną rolę odgrywa koszt wszystkich komponentów TP - rurociągów, kształtek, grzebienia rozdzielczego. Porównujemy więc materiały zastosowane według powyższych kryteriów i ceny.
Charakterystyka rur polimerowych
Do transportu chłodziwa w systemach ogrzewania wody w mieszkaniach i domach prywatnych stosuje się następujące rodzaje rur z tworzyw sztucznych:
- PP-R i PP-RCT - losowy kopolimer polipropylenowy wzmocniony warstwą aluminium, bazaltu lub włókna szklanego. Modyfikacja tworzywa PP-RCT charakteryzuje się zwiększoną odpornością termiczną.
- PE-X - usieciowany polietylen klasy A, B i C. Produkty muszą mieć barierę tlenową - cienką warstwę nieprzepuszczalnego polimeru. Na przykład rury Rehau wykorzystują złożony związek glikolu etylenowinylowego (EVOH).
- PE-RT - stabilizowane termicznie wyroby z polietylenu z barierą tlenową.
- PE-X / Al / PEX i PE-X / Al / PE to pięciowarstwowe rurociągi metalowo-plastikowe.
Odniesienie. Według GOST 32415-2013 do instalacji sieci grzewczych odpowiednie są również produkty wykonane z polibutylenu PB, polichlorku winylu PVC-C, blokowego kopolimeru polipropylenu i homopolimeru (PP-B, PP-H).Materiały te nie są szeroko stosowane w budownictwie prywatnym ze względu na najgorsze parametry techniczne.
Krótko o tym, jak połączyć polimery rurowe w procesie montażu ogrzewania domowego:
- okablowanie z PP-R jest połączone złączkami polipropylenowymi przez lutowanie (termiczne spawanie termotopliwe);
- usieciowany i stabilizowany termicznie polietylen (PE-RT) jest montowany osiowo w 3 etapach - rozszerzanie końca, napinanie złączki, ustawienie tulei przesuwnej;
- metal-plastik jest łączony na 2 sposoby - kompresja lub prasowanie.
Teraz podamy krótki opis każdego rodzaju rurociągu, przejrzymy listę wymagań i sprawdzimy, jak odpowiednie są produkty do podgrzewania wody w podłogach w salonach.
Polipropylen - materiał do ogrzewania grzejników
Pomimo atrakcyjności cenowej i zaangażowania wielu rzemieślników w stosowanie PP-R, od razu zauważamy, że niemożliwe jest wykonanie ciepłej podłogi z rur polipropylenowych. Nie warto sprawdzać zatwierdzenia w praktyce - po prostu dokładnie przestudiuj parametry techniczne materiału i przeczytaj recenzje właścicieli domów, którzy chcieli w ten sposób zaoszczędzić pieniądze.
W jaki sposób rurociągi są wykonane z polipropylenu (patrz schemat):
- wewnętrzna warstwa PP-R, tworząca odcinek autostrady;
- aluminiowa folia wzmacniająca, która hamuje wydłużenie termiczne i zapobiega przenikaniu tlenu;
- 2 warstwy kleju mocujące aluminium za pomocą polimeru;
- zewnętrzna warstwa ochronna PP-R jest biała lub szara (niektórzy producenci mają zielony).
Ważny dodatek. Teraz producenci polipropylenu zamiast folii perforowanej układają warstwę rury bazaltowej lub szklanej w rurze.
Zobaczmy, jak rury PP-R są zgodne z wymaganiami dla gałęzi ogrzewania podłogowego:
- Przewodność cieplna 0,24 W / (m • ° С) jest najgorsza wśród produktów polimerowych. Jeśli weźmiemy pod uwagę grubość ścianki 3,4 mm przy Ø20 mm (wzmocnione rurociągi PP-R nie są produkowane o średnicy 16 mm), uzyskujemy opór przenikania ciepła R = 0,0034 / 0,24 = 0,014 m² • ° C / W. Rezystancja jest zbyt wysoka dla aktywnego transferu ciepła.
- Nie ma pytań dotyczących gładkości ścianek wewnętrznych do polipropylenu - chropowatość 0,01 mm nie stwarza zwiększonego oporu hydraulicznego.
- Po podgrzaniu do 50 stopni, 100-metrowa rura PP-R z warstwą aluminium doda 150 mm długości i 31 cm z włókna szklanego. Elastyczność polipropylenu jest bardzo niska, przez co produkt wewnątrz monolitu będzie pod dużym obciążeniem. Materiał może pękać, głównie na połączeniach.
- Odporność na ciśnienie i temperaturę nie budzi wątpliwości. Gdy płyn chłodzący zostanie podgrzany do 70 ° C, linia PP-R spokojnie wytrzyma roboczą wysokość podnoszenia do 13 barów. Jeśli podniesiesz temperaturę do 95 ° C, próg ciśnienia spadnie do 9 barów.
- Polimer jest odporny na wszelkie wpływy chemiczne i praktycznie nie przepuszcza tlenu do chłodziwa. Głównym problemem jest duża liczba połączeń pod jastrychem, ponieważ gięcie sekcji polipropylenu jest nierealne.
Uwaga. Parametry techniczne produktów PP-R są przyjmowane zgodnie z dokumentacją marki Valtec opublikowaną na oficjalnej stronie firmy. Wzięliśmy również ceny i cechy innych polimerów rurowych od tego producenta w celu rzetelnego porównania.
Wyjaśnij kilka punktów. Wartość oporu cieplnego ścian R = 0,014 m² • ° C / W niczego nie powie przeciętnemu użytkownikowi bez porównania z wydajnością innych tworzyw sztucznych. Obliczenia te podano poniżej w opisach rur polietylenowych i metalowo-plastikowych.
Problemem ogrzewania systemów polipropylenowych jest niemożność wizualnego sprawdzenia jakości połączeń spawanych. Czasami stawy biegają rok po próbach wysokociśnieniowych (zaciskanie). Wyobraź sobie konsekwencje wycieku w betonowym monolicie - szukanie wady, łamanie jastrychu i naprawianie go.
Osobnym problemem jest długie zamieszanie przy instalacji, będzie wiele połączeń w betonie.Przykłady obiegów grzewczych zebranych przez rzemieślników domowych z PP-R pokazano powyżej na zdjęciu. Nawet niska cena rury Ø20 - 51 ... 83 rubli. (0,8 ... 1,25 cu) na metr bieżący - nie jest podstawą do stosowania takich rur w ciepłych podłogach.
Parametry usieciowanego i żaroodpornego polietylenu
Rury z tworzywa sztucznego PE-X produkowane są w dwóch odmianach - 3 i 5 warstw. Różnica polega na umiejscowieniu bariery antydyfuzyjnej - w pierwszym przypadku nieprzepuszczalny polimer EVOH służy jako zewnętrzna powłoka rury, w drugim - jest układany wewnątrz ściany i przyklejany do obu stron polietylenu. Kolor zewnętrzny - brązowy, srebrny, czerwony.
Użytkownicy często zadają sobie pytanie, które rury z polietylenu lepiej wybrać do ogrzewania podłogowego - PE-X lub PE-RT, czym się różnią. Odpowiadamy:
- sieć molekularna tworzywa PE-X jest usieciowana na 3 sposoby, stąd trzy rodzaje polietylenu - A, B i C;
- z punktu widzenia instalacji i eksploatacji ogrzewania rury z PE-X / A nie różnią się od PE-X typu B i C;
- materiał o podwyższonej odporności na ciepło PE-RT jest wykonany ze zwykłego polietylenu przy użyciu tańszej technologii - złożoną cząsteczkę polimeru modyfikuje się za pomocą rozgałęzień;
- PE-RT jest gorszy od PE-X pod względem trwałości, wytrzymałości i stabilności termicznej;
- PEX jest znacznie droższy niż PE-RT, około 20–40%;
- Ściany rur PERT nie mają bariery antydyfuzyjnej, dlatego płyn chłodzący jest nasycany tlenem w ilości co najmniej 0,1 g / m3 • dziennie. (na wolnym powietrzu);
- Materiał PE-RT jest termoplastyczny, rurociąg może być wielokrotnie topiony i spawany bez utraty właściwości.
Odniesienie. Koszt usieciowanej rury polietylenowej Valtec 16 x 2 mm wynosi 51 rubli. na metr (około 0,8 cu). Produkt o tej samej średnicy wykonany z termostabilnego tworzywa PE-RT kosztuje 33 ruble / 1 m. (0,5 cu).
Przejdźmy do naszej listy wymagań:
- Rura do ciepłej wody podłogowej „PEX” i „PERT” ma tę samą przewodność cieplną - 0,38 W / (m • ° С). Obliczamy opór cieplny ścian o grubości 2 mm: R = 0,002 / 0,38 ≈ 0,005 m² • ° C / W - prawie 3 razy mniej niż w przypadku SPR. Oznacza to, że obwody polietylenowe znacznie lepiej przenoszą ciepło na jastrych.
- Równoważna chropowatość powierzchni - 0,007 mm - doskonały wskaźnik gładkości rur.
- Po rozgrzaniu w temperaturze 50 ° C odcinek rurociągu PEX o długości 100 metrów zostanie przedłużony nawet o 100 cm, ale dzięki elastyczności i niektórym technikom montażu rozszerzanie się wewnątrz betonowej płyty jest cicho kompensowane przez materiał.
- Maksymalna temperatura robocza materiału PE-X wynosi 90 ° C, PE-RT wynosi 80 stopni, dopuszczalna krótkoterminowo wynosi odpowiednio 95 i 90 ° C. Ciśnienie robocze chłodziwa wynosi 6 ... 10 barów, w zależności od stopnia nagrzewania. Parametry spełniają wymagania dla obiegów wody grzewczej.
Słabym punktem systemów polietylenowych jest przepuszczalność tlenu. Wyposażony w barierę PEX pozwala na mniej niż 0,1 g / m³ dziennie, podczas gdy PERT pozwala na znacznie więcej. Ale ponieważ rury są monolityczne z zaprawą cementowo-piaskową, dostęp powietrza jest znacznie ograniczony, penetracja tlenu jest zminimalizowana.
Polietyleny mają dwojaką właściwość - pamięć molekularną, która powoduje zgięcie rurociągu do pierwotnego kształtu przęsła. Ta funkcja komplikuje mocowanie pętli grzewczych do izolacji podłogi - jeśli rura nie zostanie obrócona wokół własnej osi, końce zaczną się wybrzuszać w górę. Jak poradzić sobie z opisanym zjawiskiem, zobacz wideo naszego eksperta.
Pozytywnym efektem pamięci molekularnej jest zdolność do regeneracji po przerwie. Wystarczy wyprostować miejsce uszkodzenia i ogrzać go budowlaną suszarką do włosów - tworzywo sztuczne przybierze swój poprzedni kształt bez utraty elastyczności i wytrzymałości.
Analizujemy właściwości metalu
W rzeczywistości ta pięciowarstwowa rura jest analogiem materiału PEX, w którym sztywna aluminiowa rama o grubości 0,25 ... 0,4 mm (w zależności od średnicy produktu) działa jak polimer przeciwutleniający EVOH. Wewnątrz przechodzi samonośna rura wykonana z usieciowanego polietylenu, a na zewnątrz skorupa z tego samego plastiku.Warstwy konstrukcji są mocowane za pomocą specjalnego kleju.
Odniesienie. Oznaczenie rur metalowo-polimerowych odpowiada strukturze - PEX-AL-PEX. Interesujący punkt: marka Rehau oferuje uniwersalną linię rurociągów RAUTITAN Stabi z zewnętrzną powłoką ze zwykłego (nieusieciowanego) polietylenu.
Przeanalizujemy metal-plastik według wstępnie określonych kryteriów:
- Przewodność cieplna pięciowarstwowej struktury wynosi 0,45 W / (m • ° C), grubość ścianek rur o średnicy 16 i 20 mm wynosi 2 mm. Dlatego rezystancja przenoszenia ciepła R jest równa 0,002 / 0,45 = 0,004 m² • ° C / W.
- Przedłużenie ogrzewania odcinka 100-metrowego o 50 ° C wynosi tylko 13 cm.
- Temperatura robocza przy ciśnieniu 10 barów - do 95 stopni, awaryjne krótkotrwałe - 130 ° C. Przepuszczalność tlenu przez ściany jest bliska zeru.
- Cena rury Valtec Ø16 x 2 wynosi 60 rubli. (0,9 cu), Ø20 x 2 - 97 rubli. (1,45 cu) na metr bieżący.
Uwaga: wskaźniki przewodności cieplnej, temperatury roboczej i wydłużenia konstrukcji metalowo-plastikowych są najlepsze spośród wszystkich rur polimerowych. Gładkość materiału nie jest wspomniana, ponieważ wartość szorstkości jest identyczna z polietylenem - 0,007 mm.
Ważną różnicą między metalowym plastikiem jest brak pamięci molekularnej. Podczas gięcia sztywna aluminiowa rama przyjmuje wymagany kształt, przezwyciężając sprężystą wytrzymałość warstw polietylenowych. Określona właściwość jest bardzo pomocna podczas instalacji, najważniejsze jest utrzymanie minimalnego promienia gięcia 6 i 8 cm odpowiednio dla rur Ø16 i 20 mm.
Rury metalowe do ogrzewania podłogowego
W nowoczesnych sieciach ciepłowniczych domów wiejskich stosuje się rury stalowe, nierdzewne i miedziane. Do instalacji systemów wody podłogowej stosuje się 2 rodzaje metalowych rurociągów:
- wyżarzana miedź o średnicy zewnętrznej 15, 18 i 22 mm i grubości ścianki 1 mm (sprzedawana w zatokach 25 m);
- falistej stali wyżarzonej ½ i ¾ cala (Ø15 ... 20 mm), licznik pola - od 10 do 50 m.
Historia odniesienia W czasach radzieckich ciepłe podłogi układano w przedszkolach zgodnie z wymogami przepisów budowlanych. Obwody grzewcze zostały przyspawane z ocynkowanych wodno-gazowych rur wykonanych z czarnej stali.
Ocenmy parametry rur metalowych według kryteriów:
- Przewodność cieplna miedzi i stali jest tak duża (odpowiednio 389 i 45 W / m • ° С), że nie ma sensu wykonywać obliczeń - zgodnie z tą charakterystyką metal zatka dowolne tworzywo sztuczne w pasie.
- Równoważna szorstkość nowych produktów wynosi 0,01 mm. Podczas pracy gładkość ścian pogarsza się, opór hydrauliczny stopniowo wzrasta.
- Liniowa ekspansja metali jest nieznaczna w porównaniu z polimerami - 55 ... 85 mm na 100 metrów magistrali cieplnej przy delcie temperaturowej 50 ° C. Materiały są wystarczająco elastyczne, aby wydłużyć wewnątrz betonu i nie złamać jastrychu.
- Miedź Ø18 x 1,0 mm cicho utrzymuje ciśnienie robocze do 67 barów w maksymalnej temperaturze 200 ° C. Parametry falistej stali nierdzewnej wynoszą odpowiednio 15 barów i 150 stopni. Podane wskaźniki pokrywają wymagania dla TP z dużym marginesem.
- Stal i miedź nie przepuszczają tlenu, ale podlegają powolnej korozji. Słabe strony - odcinki przecinające domowe linie przewodów elektrycznych.
Problem z elastyczną rurą ze stali nierdzewnej polega na falistej strukturze falistej, która stwarza znaczny opór hydrauliczny dla przepływu płynu. Na długości 1 cm jest co najmniej 20 pików o wysokości większej niż milimetr. Drugi moment: w korytach zacznie się zbierać niewielki piasek, podróżując wzdłuż systemu wraz z płynem chłodzącym.
Informacje o cenie materiałów. Rura miedziana Ø18 x 1,0 kosztuje około 500 rubli. za metr (7,5 cu), stal nierdzewna Ø20 mm (wewnętrzna - 15 mm) będzie kosztować 155 rubli / 1 m (2,3 cu).
Pomimo doskonałej wydajności, miedź jest rzadko używana do instalacji TP. Przyczyny:
- materiał jest kilkakrotnie droższy niż polimery;
- złożoność układania rury - do dokładnego zginania i formowania pętli ciepłej podłogi wymagana jest wiedza;
- rurociąg obawia się załamań, które można naprawić tylko za pomocą profesjonalnego lutowania.
Odnośnie marszczenia: oprócz problemów z hydrauliką pojawia się kwestia nieufności. Faktem jest, że materiał pojawił się na rynku stosunkowo niedawno i nie udało mu się wypracować w systemach podłogowych przez 10-20 lat. Oznacza to, że rzeczywista trwałość stali nierdzewnej jest nieznana.
Wybór najlepszej opcji dla TP
Jeśli dokładnie przestudiujemy analizę każdego rodzaju rurociągów, możemy wyciągnąć wstępny wniosek: miedź wygrywa we wszystkich wskaźnikach operacyjnych, ale znacznie traci na cenach polimerów. Falistość ze stali nierdzewnej również nie będzie alternatywą dla polietylenu - jest dwa razy droższa i gorzej w hydraulice.
Jakiej rury użyć przede wszystkim do ciepłej podłogi:
- Numer 1 w naszej ocenie to PEX-AL-PEX, konstrukcja metalowa sprawdzona przez wiele lat praktyki. Materiał jest stosunkowo niedrogi, wygodny do samodzielnego montażu, trwały, dobrze przenosi ciepło i nieznacznie wydłuża się po nagrzaniu.
- Usieciowany polietylen PE-X - rury dla profesjonalistów, którzy mogą wykonywać wysokiej jakości kontury z TP. „PEX” można łatwo przywrócić po przerwie, ale przewodzi ciepło gorzej i znacznie rozszerza się w wyniku wzrostu temperatury.
- Żaroodporny polietylen PE-RT to opcja budżetowa do profesjonalnej instalacji. Głównymi wadami są przepuszczalność tlenu i znaczne skrócenie żywotności w przypadku przegrzania.
- Czwarte miejsce rury miedzianej wynika z wysokiej ceny, która nie jest dostępna dla większości zwykłych właścicieli domów. Jeśli ten czynnik nie zostanie wzięty pod uwagę, miedź będzie idealną opcją do ogrzewania podłogowego.
- Falista stal nierdzewna nadaje się do krótkich odcinków, na przykład do łączenia węży i węży. Układanie rur falistych pod jastrychem nie jest bardzo dobrym rozwiązaniem.
- W ogóle nie używamy polipropylenu.
Komentarz. Przy porównywaniu różnych systemów rurowych nie wzięto pod uwagę kosztów kształtek, ponieważ obwody podłogowe są montowane bez połączeń.
Zalecenie dotyczące prawidłowego montażu i betonowania rurociągów PE-X i PE-RT. Aby zmniejszyć wydłużenie nici grzewczych, nie przekraczaj liczby rur w jednym obwodzie - 100 m, najlepiej 80 m. Przed napełnieniem roztworu napełnij system wodą i wypompuj ciśnienie testowe (1,5 razy wyższe niż robocze). Technologia instalacji TP została szczegółowo opisana w osobnym artykule.
Dodajemy kilka argumentów za wyborem polietylenu lub metalu z tworzywa sztucznego do ogrzewania podłóg. Po pierwsze, polimery od dawna są z powodzeniem stosowane w krajach europejskich. Po drugie, skład chemiczny substancji podstawowej ulega ciągłej poprawie, a właściwości ulegają poprawie. Po trzecie, rury polimerowe są bardzo trwałe, standardowa żywotność wynosi 50 lat.
O średnicy rur grzewczych
Zwykle przy samodzielnym ustawieniu wodnego ogrzewania podłogowego właściciele domów mają pytanie, którą średnicę rury wybrać - 16 lub 20 mm. Postaramy się odpowiedzieć w dostępnym języku:
- w zdecydowanej większości przypadków gwinty grzejne układa się rurami o średnicy Ř16 mm (przejście wewnętrzne - DN10);
- średnica 20 mm (DN15) musi być stosowana na długich konturach, których długość wynosi 100 ... 120 metrów;
- użycie większych autostrad jest uzasadnione w pomieszczeniach o dużej powierzchni z wysokimi sufitami, ogrzewanych tylko przez system TP bez pomocy grzejników.
Najlepszym sposobem na wybranie odpowiedniej średnicy, a jednocześnie sprawdzenie zużycia rur na ciepłe podłogi, jest obliczenie. Zapraszamy do zapoznania się z metodologią obliczeń opublikowaną jako szczegółowy przewodnik.