Nowoczesne systemy instalacyjne

Systemy instalacyjne z tworzyw sztucznych i wielowarstwowe swój sukces zawdzięczają szybkiemu montażowi i uzyskiwanej pewności połączeń, co przekłada się bezpośrednio na koszty prac montażowych. Dla instalatorów ważne jest też, że systemy takie są lekkie i łatwo je przewozić i montować. Z kolei dla inwestora istotny jest niski współczynnik przewodzenia ciepła, brak korozji galwanicznej i elektrochemicznej oraz niski poziom szumów.

Poszczególne systemy różnią się rozszerzalnością cieplną, elastycznością, odpornością na niskie i wysokie temperatury i ciśnienie oraz pęknięcia naprężeniowe. Z ich właściwości wynikają różne sposoby łączenia i zasady prowadzenia rur. Systemy z tworzyw wymagają stosowania odpowiednio dużych kompensatorów wydłużeń liniowych przewodów oraz punktów stałych i podpór przesuwnych, zwłaszcza w pionach. Informacje o tym, jak je obliczać, producenci podają w swoich materiałach informacyjnych. Praktycznie każdy producent oferuje też szeroki asortyment elementów niezbędnych do montażu kompletnej instalacji.

Najważniejsze w instalacjach są połączenia. Szczegółowe instrukcje producentów zawierają ścisłe wytyczne i określają narzędzia do wykonywania połączeń i nie może tu być mowy o żadnym odstępstwie. Systemy rur z tworzyw sztucznych i złączki powinny mieć oznakowanie umieszczone na całej długości. Informacja dotycząca rury powinna zawierać: nazwę produktu, średnicę zewnętrzną i grubość ścianki, rodzaj materiału, z którego wykonano rury, atest dopuszczający do stosowania dla wody pitnej, metodę kontroli produkcji, normę, według której dana rura została wykonana, symbol maszyny, na której została wyprodukowana, oraz datę produkcji. Złączki z tworzyw sztucznych mają znak rodzaju tworzywa, z którego są wykonane, oraz znak producenta, wymiar i datę produkcji.

Polietylen

Do produkcji przewodów stosowany jest głównie polietylen sieciowany, oznaczany symbolem PE-X (z poprzecznymi wiązaniami w łańcuchu polimerów), wykonywany z polietylenu o wysokiej gęstości (PE-HD – High Density Poliethylene). Przewody wykonuje się obecnie z PE 80 i PE 100 – są to nazwy handlowe polietylenu o wysokiej gęstości, a różnica pomiędzy nimi polega na tym, że PE 80 wytrzymuje naprężenie zastępcze do 8 N/mm2 po okresie użytkowania przez 50 lat w temperaturze +20°C, a PE 100 – do 10 N/mm2.

W badaniach wytrzymałości na rozerwanie instalacje z PEX/AL/PEX (wewnętrzna warstwa z tworzywa/środkowa z aluminium/zewnętrzna z tworzywa) wytrzymują ciśnienie przekraczające nawet 70 barów. Przewody z PE-X mogą pracować w temperaturze nieprzekraczającej 90–95°C i zachowują elastyczność do –10°C.

Systemy polietylenowe zmieniły techniki prowadzenia przewodów, gdyż elastyczne rury nie wymagają wykonywania wielu pracochłonnych czynności. Początkowo rury z polietylenu nie miały bariery przed wnikaniem tlenu do instalacji, co było ich znaczącą wadą. Po dodaniu do nich warstwy antydyfuzyjnej z aluminium systemy instalacyjne z PEX/AL/PEX zaczęto stosować powszechnie. Zdecydowały o tym niższe koszty materiałów i montażu w porównaniu do cen przewodów ze stali i miedzi.

Instalacje z PE-X są na tyle elastyczne, że można im nadawać kształty i tym samym używać mniej złączek. Są lekkie, a jednocześnie odporne na zmęczenie materiałowe i siły rozciągania oraz udary. Nie zarastają kamieniem tak szybko, jak korodujące rury stalowe i mają mniejszą przenikalność cieplną od metali, tym samym tracą mniej energii, zanim dotrze ona do grzejnika. Rury z PE-X mogą być łączone z przewodami stalowymi i miedzianymi, a złączki z tworzywa nie wchodzą w reakcje elektrochemiczne z tymi metalami.

Drugim rodzajem polietylenu stosowanym do produkcji rur jest PE-RT – tańszy i jeszcze bardziej elastyczny niż polietylen sieciowany, a także trwały. Duża elastyczność zdecydowała o wykorzystaniu tego materiału do produkcji przewodów ogrzewania płaszczyznowego – podłogowego i ściennego.

Stosowane są różne metody łączenia instalacji z PE w zależności od przeznaczenia i rodzaju systemu instalacyjnego danego producenta. Najczęściej są to połączenia mechaniczne zaciskowe i samozaciskowe z pamięcią kształtu oraz zgrzewanie doczołowe, zgrzewanie elektrooporowe i łączenie kołnierzowe. Z wyborem metody łączenia wiąże się też cena elementów systemu instalacyjnego i narzędzi. Instalatorzy mają do wyboru tańsze techniki skręcane, do których wystarczą niedrogie narzędzia, lub droższe zaciskowe, wymagające profesjonalnych narzędzi elektrycznych lub hydraulicznych.

Polipropylen

W systemach instalacyjnych wykorzystywany jest głównie polipropylen oznaczany jako PP typ 3 lub PP-R. Ma on większą wytrzymałość i sztywność niż polietylen i jest odporny na działanie wielu związków chemicznych. W temperaturze bliskiej 0°C staje się on jednak kruchy i podatny na uszkodzenia udarowe. Jest także wrażliwy na promieniowanie UV. Z tych względów stosuje się go głównie do układania pionów, gałązek i podejść.

Materiał ten stosowany jest w instalacjach zimnej i ciepłej wody użytkowej, centralnego ogrzewania, instalacjach i sieciach kanalizacyjnych, instalacjach przemysłowych oraz w rurach drenarskich i osłonowych. Może być stosowany do maksymalnej temperatury medium 90°C. W instalacjach c.o. wykorzystuje się tzw. rury stabilizowane, czyli z wkładką z aluminium lub włókna szklanego. Przewody z PP łączone są poprzez zgrzewanie lub za pomocą łączników gwintowanych i kołnierzowych.

Polibutylen

Stosuje się go w instalacjach od początku lat 80. Przewody z PB wytrzymują temperaturę 90–95°C. Materiał ten wyróżnia się elastycznością także w niskich temperaturach, nawet do –15°C. Jest on odporny na uderzenia i nie odkształca się pod wpływem długotrwałych obciążeń, dlatego jest niezastąpiony w instalacjach wody lodowej i wykorzystywanych w ogrodnictwie. 

Polibutylen jest odporny na zamarzanie wody w instalacji – w miejscu korka lodowego rozszerza się, a po jego rozmarznięciu rura wraca do pierwotnego kształtu. Stosuje się go także do produkcji przewodów ogrzewania podłogowego oraz do instalacji wodociągowych i c.o.

Przewody z PB można wyginać i prowadzić tak jak kable elektryczne, co pozwala ograniczyć liczbę połączeń. Jednak z uwagi na pamięć kształtu wymagają dużej liczby mocowań. W przewodach ogrzewania podłogowego i c.o. zjawisku dyfuzji tlenu do medium zapobiega się za pomocą powłok antydyfuzyjnych, np. z kopolimerów winylowo-alkoholowych (EVOH). 

Przewody z PB mogą być zgrzewane polidyfuzyjnie lub elektrooporowo. Nowoczesne systemy zawierają specjalne złączki wciskowe rozbieralne, dzięki którym do łączenia nie są potrzebne specjalistyczne narzędzia. Można też stosować łączniki zaciskowe i złączki gwintowane z wkładkami mosiężnymi.

Systemy wielowarstwowe

Jeszcze kilkanaście lat temu rury wielowarstwowe były to w zasadzie wyłącznie systemy z polietylenu sieciowanego z barierą antydyfuzyjną z aluminium (PEX/AL/PEX). Obecnie trudno wręcz zliczyć wszystkie oferowane warianty, ale wewnętrzna i zewnętrzna warstwa przewodu wykonana jest najczęściej z tworzyw, a środkowa z metalu lub tworzywa nieprzepuszczającego tlenu.

Są też systemy, których zasadniczym elementem (wewnętrznym) jest przewód miedziany lub stalowy, a zewnętrzną powłokę stanowi warstwa z tworzywa. W opisach wymienia się też warstwy kleju zespalające materiały właściwe. Wykorzystanie różnych materiałów do produkcji przewodów nadaje im zupełnie nowe właściwości. 

Na przykład rury PEX/AL/PEX mają cechy plastyczne: zachowują nadany kształt i dają się łatwo wyginać, ulegają naprężeniom i nie wymagają tak dużej liczby mocowań, jak zwykły PE czy PE-X. Z kolei przewód z PB z warstwą z kopolimerów winylowo-alkoholowych (EVOH) jako warstwą antydyfuzyjną i warstwą z PP zbrojonego włóknem szklanym jako warstwą stabilizującą ma zupełnie inne właściwości niż przewód wykonany tylko z PB.

Rury wielowarstwowe są twardsze od rur z samych polimerów i dlatego do ich łączenia wykorzystywane są przede wszystkim złączki zaciskane lub zaprasowywane. Do  oznaczenia systemów wielowarstwowych stosuje się skróty nazw materiałów użytych do ich produkcji, wskazujące na kolejność warstw materiałów, np.: PEX/AL/PEX, PP-R/AL/PP-R, PP-R/AL/PP, PEX/AL/PE-HD, PE-RT/AL/PE-HD, PE-RT/AL/PE-RT, PE-RT z EVOH itd. 

Producenci w oznaczeniach podają też niekiedy rodzaj sieciowania – PE-Xa, PE-Xb czy PE-Xc. Pomimo stosowania wielu metod sieciowania materiały te nie różnią się znacząco między sobą.

Polichlorek winylu

Instalacje sanitarne wykonuje się z twardego polichlorku winylu oznaczonego symbolem PVC-U oraz polichlorku winylu chlorowanego o symbolu PVC-C. Z tych tworzyw produkowane są rury do instalacji wodnych i kanalizacyjnych o różnych zakresach ciśnień (cienko- i grubościenne) w szerokim zakresie średnic. Do łączenia przewodów stosuje się złączki klejone (tylko do takich samych materiałów) i połączenia na gwint (jeśli w grę wchodzą różne odmiany PVC lub trzeba wykonać połączenie z innym materiałem). W przewodach kanalizacyjnych stosuje się połączenia kielichowe z uszczelnieniem.

Stal

Przewody ze stali ocynkowanej i czarnej stosowane są coraz rzadziej, choć są instalacje, w których trudno je zastąpić, np. instalacje tryskaczowe i hydrantowe ppoż. Natomiast stal nierdzewna, kiedyś praktycznie nieobecna w instalacjach sanitarnych, jest obecnie wykorzystywana do produkcji przewodów wodociągowych i c.o. Są one wykonywane z cienkościennych rur ze stali nierdzewnej i łączone złączkami zaprasowywanymi z pierścieniem uszczelniającym z tworzywa (stosowane w instalacji wodociągowej powinny mieć dopuszczenie do kontaktu z wodą pitną). 

W systemach przeznaczonych do instalacji kanalizacyjnych wewnętrznych i zewnętrznych stosuje się połączenia kielichowe. Przewody z cienkościennych rur stalowych można kształtować, podobnie jak rury miedziane, za pomocą giętarki.

Miedź

Miedź to materiał trwały, a jednocześnie lekki i giętki, co ułatwia układanie przewodów, ale wymaga dobrego mocowania. Główną przewagą miedzi nad tworzywami jest odporność na wysoką temperaturę. Oferowane są też rury miedziane w osłonach z tworzywa, co ma nie tylko walory ochronne i estetyczne, ale pozwala też używać cieńszych warstw miedzi, co przekłada się na ich cenę, a ta jest od kilku lat wysoka z uwagi na koszt surowca. Systemy instalacyjne z miedzi wykonuje się z rur twardych, półtwardych i miękkich. 

Do instalacji c.o. z grzejnikami używane są najczęściej przewody twarde, a ogrzewanie podłogowe wykonuje się z rur miękkich. Przewody miedziane można łączyć za pomocą łączników do lutowania (luty miękkie i twarde) i zaciskowych. Te ostatnie mogą być wykonane w wariantach zaciskowych skręcanych, samozaciskowych i zaprasowywanych. Oferowane są także łączniki przejściowe z jedną końcówką gwintowaną do połączeń rur miedzianych z innymi materiałami. Gwinty mogą być rurowe – ze szczelnością uzyskiwaną na samym gwincie oraz walcowe z uszczelnieniem doczołowym.

Literatura

1. PN-EN 1254-1:2004 Miedź i stopy miedzi. Łączniki instalacyjne. Część 1–6.
2. Górecki A. red., Instalacje wodociągowe, ogrzewcze i gazowe na paliwo gazowe, wykonane z rur miedzianych. Wytyczne stosowania i projektowania, Polskie Centrum Promocji Miedzi, Warszawa 2006.
3. www.tworzywa.com.pl.
4. Materiały firm: Aquatherm, Elplast+, GSP Group, Hepworth, IBP, Kisan, KAN, Nibco, Meibes, Pipelife, Plastbor, Sahna, Tece, Uponor, Wieland.