Systemy instalacyjne – materiały i techniki łączenia

Systemy instalacyjne z połączeniami nierozbieralnymi wypierają z rynku technikę połączeń gwintowanych i lutowanych oraz zgrzewanych, oczywiście tam, gdzie jest to możliwe. Dzisiaj liczy się szybki montaż i wysoka pewność połączeń. A to wpływa na koszt prac montażowych – dobre ekipy potrafią wykonać prace montażowe w nowych technologiach klika razy szybciej niż inne tradycyjnymi technikami. Ponadto inwestorzy nie godzą się na stosowanie instalacji narażonych na ryzyko korozji czy rozszczelnienia. Systemy instalacyjne różnią się rozszerzalnością cieplną, elastycznością, odpornością na niskie i wysokie temperatury i ciśnienie oraz pęknięcia naprężeniowe. Z tych właściwości wynikają nie tylko różne zastosowania, ale też różne sposoby łączenia i zasady prowadzenia rur. Informacje o tym, jak obliczać kompensacje, gdzie stosować podpory i jakie, producenci podają w swoich materiałach.

Elastyczność przewodów z giętkich tworzyw i wielowarstwowych, a nawet miedzianych o małych średnicach sprawiła, że technika prowadzenia rur nie wymaga wykonywania wielu pracochłonnych czynności, jak w przypadku tradycyjnych sztywnych, grubościennych rur stalowych. Kolejny atut przewodów giętkich to ich mały ciężar – co jest ważne podczas transportu i wnoszenia. To, że można im nadawać praktycznie dowolne kształty, sprawia, że nie trzeba używać wielu złączek. Z wyborem danego systemu instalacyjnego wiąże się metoda łączenia i tym samym cena jego elementów. Jednak, zwłaszcza przy dużych inwestycjach, czas i gwarancja szczelności są ważniejsze.

Materiały

PE-X – polietylen sieciowany to jeden z często używanych materiałów do produkcji przewodów. PE-X (z poprzecznymi wiązaniami w łańcuchu polimerów) wykonywany jest z polietylenu o wysokiej gęstości (PE-HD – High Density Poliethylene). Obecnie oferowany jest z warstwami antydyfuzyjnymi, które, tak jak aluminium w przewodach PEX/AL/PEX, wzmacniają całość i wytrzymują ciśnienie przekraczające nawet 70 barów, mogą pracować w temperaturze nieprzekraczającej 90–95°C i zachowują elastyczność do –10°C. Mają też 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 metalami.

PE-RT to także polietylen stosowany do produkcji rur – jest tańszy i bardziej elastyczny niż polietylen sieciowany. Wysoka elastyczność sprawia, że można go łatwo kształtować w pętle i tym samym jest stosowany do budowy ogrzewania płaszczyznowego – podłogowego i ściennego. Powłoki antydyfuzujne wykonywane są w nim ze specjalnych warstw tworzyw.PP i PP-R – polipropylen ma większą wytrzymałość i sztywność niż polietylen i jest odporny na działanie wielu związków chemicznych. W temperaturze bliskiej 0°C staje się 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. Wytrzymuje maksymalną temperaturę medium 90°C. W instalacjach c.o. stosuje 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.

PB – polibutylen jest odporny na uderzenia i nie odkształca się pod wpływem długotrwałych obciążeń, jest też odporny na zamarzanie wody w instalacji – w miejscu korka lodowego rozszerza się, a po jego rozmarznięciu rura wraca do pierwotnego kształtu. Wytrzymuje temperaturę medium do 90–95°C i jest elastyczny nawet do –15°C. Przewody z PB można wyginać i prowadzić niemal jak kable elektryczne, co pozwala ograniczyć liczbę połączeń. Ale wymaga to stosowania dużej liczby mocowań ze względu na pamięć kształtu. Dyfuzji tlenu zapobiega powłoka z kopolimerów winylowo-alkoholowych (EVOH). Takie rozwiązanie stosuje się w przewodach do ogrzewania podłogowego. Materiał stosowany także w instalacjach wody lodowej, wodociągowych i c.o. oraz w ogrodnictwie.

Systemy wielowarstwowe – łączy je fakt, że wewnętrzna i zewnętrzna warstwa przewodu wykonywane są najczęściej z tworzyw, a środkowa z metalu lub tworzywa nieprzepuszczającego tlenu (antydyfuzyjna i/lub stabilizująca). 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. 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, dają się łatwo wyginać 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. Odrębną grupę stanowią przewody miedziane pokryte tworzywem.

PVC – polichlorek winylu to materiał powszechnie stosowany do produkcji przewodów sanitarnych. Wykonuje się je z twardego polichlorku winylu (PVC-U) oraz polichlorku winylu chlorowanego (PVC-C). Z tych tworzyw produkowane są rury do instalacji wodnych i kanalizacyjnych o różnych zakresach ciśnień (cienko- i grubościenne) w szerokim zakresie średnic.

Stal – przewody gwintowane ze stali ocynkowanej i czarnej stosowane są coraz rzadziej. Nawet w instalacjach tryskaczowych stosuje się przewody ze stali węglowej łączone techniką zaprasowywania. Przewody cienkościenne ze stali nierdzewnej łączone złączkami zaprasowywanymi są wykorzystywane także do budowy instalacji wodociągowych i c.o.

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. 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.

Techniki połączeń

Korzyści ze stosowania technik zaprasowywanych i zaciskowych przy montażu instalacji dostrzegły firmy wykonawcze pracujące przy dużych inwestycjach. Dzięki nowym technikom połączeń ryzyko popełnienia błędu jest o wiele mniejsze niż przy tradycyjnych technologiach łączenia, a czas montażu znacznie krótszy. Złączki zaprasowuje się w kilka sekund i tym samym całkowity czas prac montażowych skraca się nawet o połowę, a po próbie ciśnieniowej nie trzeba poprawiać połączeń. W domu jednorodzinnym instalacje c.w.u. i c.o. techniką zaprasowywania może wykonać dwóch instalatorów w ciągu jednego dnia. Szczególnie szybko zaprasowywanie znajduje zwolenników przy wykonywaniu instalacji gazowych – skraca czas montażu i zapewnia bardzo wysoką gwarancję szczelności połączeń w porównaniu do lutu twardego.

O ile w tradycyjnych rurach szarych i ocynkowanych ze stali funkcjonował jeden standard wymiarów i gwintów, o tyle obecnie złączki i rury wielowarstwowe, z PE, PB, miedziane, a nawet stalowe są oferowane jako kompletne systemy i konieczne jest przestrzeganie często odmiennych zasad montażu poszczególnych systemów pochodzących od różnych producentów. To pewne utrudnienie, ale tylko pozorne – techniki i narzędzia są bowiem podobne. Każda z tych technik wymaga przygotowania przewodów do wykonania połączenia. Przewody należy m.in. przeciąć nożycami do cięcia rur, skalibrować i sfazować warstwę wewnętrzną, oczyścić z zadziorów warstwę zewnętrzną i niekiedy nawilżyć ją, by rura lekko weszła na złączkę.

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.

Połączenia zaprasowywane to metoda połączeń rur i złączek przez zaciskanie specjalną zaciskarką, która deformuje (zaciska) złączki na odcinku z uszczelką, co powoduje stałe zespolenie z rurą lub armaturą. Króćce mają uszczelnienia typu o-ring wykonane z tworzywa odpornego na wysokie temperatury i ciśnienie. Żeby takie połączenie było dobrze wykonane, rura powinna być równo ucięta, wykalibrowana i sfazowana wewnątrz, a na zewnątrz nie może mieć zadziorów. Po nałożeniu złączki na przewody nakłada się na nią odpowiednie szczęki zaciskarki i zaprasowuje. Czynność ta nie wymaga dużego doświadczenia, lecz staranności – można wykonać ją tylko raz, gdyż połączenie jest nierozbieralne. Połączenia zaprasowane są odporne na naprężenia i odkształcenia.

Technika zaprasowywania jest wykorzystywana w nowym budownictwie, jak i renowacjach, o ile stosowane materiały są kompatybilne z tą technologią. Złączki zaprasowywane stosuje się do rur wielowarstwowych, PEX oraz miedzianych i stalowych. Stosuje się złączki z korpusami z brązu, stali i miedzi. Korzyści z zaprasowywania to wytrzymałość, szybki montaż i tym samym duża oszczędność czasu. Kolejna to brak ryzyka pożaru w remontowanym budynku, jak w przypadku spawania czy lutowania. W technologii zaprasowywanej niektórzy producenci oferują rozwiązania pozwalające na natychmiastową weryfikację prawidłowości zaprasowania złączki za pomocą pierścienia kontrolnego. Dostępne są też konstrukcje złączki wymuszające prawidłowe położenie szczęki zaprasowującej. Oferowany jest także specjalny profil złączki (SC-Contur) – ma ona kanał, przez który woda lub medium kontrolne może przepływać i wypływać na zewnątrz uszczelki, jeśli złączka nie została zaprasowana. A po prawidłowym zaprasowaniu kanał ten zostaje trwale zamknięty. To praktyczne rozwiązanie podczas próby szczelności – natychmiast można zauważyć każdą niezaprasowaną złączkę w instalacji.

Uszczelki o-ring są wykonane z kauczuku etylenowo-propylenowego (EPDM) i umiejscawiane w złączkach tak, aby nie przemieszczały się w czasie łączenia. Są też złączki z ustalonymi głębokościami osadzenia dzięki zintegrowanemu ogranicznikowi. Oferowane są także złączki ze specjalną ochroną antykorozyjną zapewniającą zabezpieczenie dielektryczne pomiędzy warstwą rury aluminiowej a mosiądzem i stalą. Postęp w technologiach łączenia stale postępuje i wprowadzane są innowacyjne rozwiązania mające na celu zapewnienie maksymalnej trwałości i szczelności połączeń. Jednym z nich jest Kontur V – specjalny profil szczęk zaciskowych umożliwiający podwójne zaprasowanie kształtki. Nazwa pochodzi od nazwy firmy Viega, która to rozwiązanie wynalazła. Technologia opiera się na metodzie podwójnego zaprasowania. Złączka jest zaciskana jednocześnie przed i za karbem, co gwarantuje trwałe połączenie, odporne na skręcanie i siły wzdłużne.

Połączenia na wcisk – to technologia połączeń pozwalająca na montaż rur o małych średnicach z miedzi, PEX i PB w łatwy i szybki sposób. Nie wymaga stosowania żadnych specjalnych narzędzi ani lutowania, spawania czy klejenia. Połączenie wykonuje się jednym ruchem, po stępieniu ostrych krawędzi rury i sfazowaniu. Zębaty pierścień ze stali nierdzewnej pozwala na natychmiastowe połączenie z rurą i wykazuje bardzo duży opór w przypadku próby odłączenia. Proces instalacji przebiega zatem bardzo szybko. Technologia ta jest często stosowana w połączeniu ze złączkami zapracowywanymi – instalacja główna łączona jest złączkami zaprasowywanymi, a rozgałęzienia na wcisk. Znacznie ułatwia i przyspiesza to montaż. Są złączki niedemontowalne, jak i demontowalne pod warunkiem użycia specjalnego narzędzia.

Połączenia zaciskowe – oferowane są do rur wielowarstwowych, PE i PEX. Dostępne są różne rozwiązania – takie, w których do wykonania połączenia potrzebne są jedynie dwa klucze płaskie, takie, które wymagają użycia specjalnych kombinerek z karbowanymi szczękami, a także takie, które zaciska się ręczną mechaniczną zaciskarką. Ta szeroka gama złączek pasuje do większości konfiguracji sieci hydraulicznych. Są w tej grupie złączki z uszczelnieniem o-ring i takie, które tego nie wymagają. Oferowane jest np. rozwiązanie, w którym zakielichowana rura jest wciskana na karby złączki, a następnie nasuwany jest na połączenie mosiężny pierścień zaciskowy za pomocą praski ręcznej lub akumulatorowej. Uszczelnienie następuje na całej powierzchni złącza i nie wymaga stosowania dodatkowych uszczelnień, jak np. o-ringi. Montaż jest nieskomplikowany, przy użyciu prostych narzędzi, ograniczający do minimum możliwość popełnienia błędu.

Połączenia skręcane to połączenia rozłączne – można je rozkręcić i ewentualnie poprawić, używając tej samej kształtki. Natomiast połączenia zaprasowywane wykonuje się tylko raz i nie ma możliwości ponownego użycia kształtki. Wbrew pozorom skręcanie wymaga doświadczenia, ale do jego wykonania potrzebne są tylko proste narzędzia – klucze płaskie. Wiele takich złączek skręcanych ma uszczelki typu o-ring i są one oferowane w różnych odmianach. Część monterów preferuje je w podejściach przewodów do grzejników, a nawet rozdzielaczy. Są to połączenia rozbieralne i złączek można użyć ponownie.Klejenie, lutowanie, zgrzewanie – te technologie łączenia stosowane są obecnie tam, gdzie to konieczne, lub w przypadku drobnych prac remontowych. Wyjątkiem jest zgrzewanie – ta technologia dobrze się sprawdza w łączeniu przewodów z PP. Łączenie elementów instalacji z polipropylenu oparte jest na polifuzyjnym zgrzewaniu mufowym. Polega na jednoczesnym nagrzaniu w temperaturze 260°C zewnętrznej powierzchni rury oraz wewnętrznej powierzchni króćca kształtki za pomocą zgrzewarki elektrycznej. Łączenie trwa, w zależności od średnicy rury, od 5 do 50 sekund, po czym nagrzewane elementy wyjmuje się z nakładek i natychmiast rurę wsuwa (bez ruchu obrotowego) w króciec kształtki.

Złączki przejściowe (adaptery) to nieduże elementy pozwalające na użycie różnych rur w tej samej instalacji. Są bardzo pomocne podczas remontów budynków i renowacji instalacji, gdyż można łączyć rury metalowe z wielowarstwowymi. Oferowane są w licznych wariantach, łączących różne techniki uszczelniania – np. skręcanie z zaciskaniem, zaprasowanie ze skręcaniem itd.

Narzędzia i osprzęt

Niektóre systemy instalacyjne objęte są gwarancją producenta pod warunkiem zastosowania narzędzi przez niego oferowanych, ale są też takie systemy, które można montować dowolnym narzędziem, o ile zastosuje się wskazany profil i ma ono odpowiednią siłę zacisku. Producenci systemów podają wymagania dla narzędzi. Łatwo stwierdzić, że nie zostały one spełnione, gdyż każdy profil szczęk zostawia charakterystyczny ślad. Przewody powinny być kalibrowane za pomocą oryginalnych kalibratorów producenta systemu instalacyjnego, gdyż dla osiągnięcia szczelności połączenia bardzo ważna jest też tolerancja grubości ścianki. Ścisłe przestrzeganie wytycznych producenta danego systemu wobec narzędzi i reżimu przygotowania przewodów zrekompensuje skrócony czas montażu i pewność wykonania szczelnego połączenia.

Na rynku dostępne są zaciskarki z wymiennymi szczękami i łańcuchami zaciskowymi. Przy wyborze warto kierować się siłą zacisku, liczbą dostępnych konturów (profili) i rozmiarów, rodzajem zasilania i ergonomicznością narzędzia, tak aby można było wykonać połączenie w trudno dostępnych miejscach. Dobre narzędzie ma też funkcję kontroli procesu zaciskania – powinna być ona ciągła, bez przerw. Jeśli proces nie przebiegł poprawnie, szczęki powinny się zatrzymać lub zasygnalizować ten fakt dźwiękowo czy optycznie. Jest to wyraźna informacja, że należy wykonać nowe połączenie. W praktyce konieczne jest posiadanie dwóch lub trzech różnych zaciskarek z uwagi na różne średnice i techniki złączek. Ponadto dużą, ciężką zaciskarką trudno pracować przy małych średnicach. Do zaprasowywania złączek o bardzo dużych średnicach stosuje się adapter i łańcuchy. Potrzebne są też kalibratory, nożyce i obcinaki oraz giętarki. To, że systemy różnych producentów często nie są ze sobą kompatybilne, a gwarancje są udzielane na szczegółowo określonych warunkach stosowania danego systemu, powoduje, że producenci oprócz systemów i narzędzi do nich oferują również szkolenia dla monterów oraz wsparcie techniczne.