Nowoczesne systemy instalacyjne w instalacjach gazowych

Czym jest instalacja gazowa

Definicję, zadania i wymagania, jakim powinna odpowiadać instalacja gazowa w budynku, określa rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (WT), w dziale IV „Wyposażenie techniczne budynków” rozdział 7 „Instalacja gazowa na paliwa gazowe” [1].

Rozporządzenie rozróżnia dwa rodzaje instalacji gazowych:

• zasilane z sieci gazowej,

• zasilane gazem płynnym ze stałych zbiorników lub baterii butli, znajdujących się na działce budowlanej na zewnątrz budynku.

Według rozporządzenia instalację gazową zasilaną z sieci gazowej stanowi układ przewodów za kurkiem głównym, prowadzonych na zewnątrz lub wewnątrz budynku, wraz z armaturą, kształtkami i innym wyposażeniem, a także urządzeniami do pomiaru zużycia gazu, urządzeniami gazowymi oraz przewodami spalinowymi lub powietrzno-spalinowymi, jeżeli są one elementem wyposażenia urządzeń gazowych.

W wypadku zasilania gazem płynnym ze stałych zbiorników lub baterii butli, znajdujących się na działce budowlanej na zewnątrz budynku, instalację gazową stanowi układ przewodów za głównym zaworem odcinającym instalację zbiornikową, butle lub kolektor butli prowadzonych na zewnątrz lub wewnątrz budynku, wraz z armaturą, kształtkami i innym wyposażeniem, a także urządzenia do pomiaru zużycia gazu, urządzenia gazowe z wyposażeniem oraz przewody spalinowe lub powietrzno-spalinowe odprowadzające spaliny bezpośrednio poza budynek lub do przewodów w ścianach.

Zawarte w rozporządzeniu definicje instalacji gazowej są znacznie szersze niż ogólnie przyjęte, potoczne pojęcie instalacji gazowej, rozumianej jako instalacja rurowa i gazomierz. Prawna definicja obejmuje zbiór urządzeń służących do bezpiecznego dostarczania i spalania gazu, pomiaru jego zużycia oraz odprowadzania spalin. Podejście to jednoznacznie wskazuje na konieczność kompleksowego rozpatrywania czy projektowania instalacji gazowej w budynku wraz ze wszystkimi elementami gwarantującymi jej bezpieczne użytkowanie.

Wielu projektantów do tego zbioru dodaje jeszcze instalację wentylacyjną pomieszczeń z instalacją i urządzeniami gazowymi (zgodnie z wymaganiami [1] i [2]). Musi ona być rozwiązana stosownie do rodzaju zastosowanego gazu i urządzeń gazowych, ponieważ jest elementem gwarantującym bezpieczeństwo i poprawną pracę urządzeń gazowych.

Projektowanie instalacji gazowych

Podczas projektowania instalacji gazowej należy spełnić podstawowe wymagania WT [1], przywoływanych norm [np. 2 i 3] oraz miejscowego zakładu gazowniczego. Dotyczy to zarówno projektu nowej instalacji, jak i projektu wymiany, przebudowy czy modernizacji istniejącej instalacji gazowej.

Poszczególne paragrafy rozdziału 7 WT (od § 156 do § 179) ustalają:

• zakres i definicję instalacji gazowej,

• dopuszczalne ciśnienia,

• ograniczenie stosowania instalacji gazowych w budynkach wysokich i w pomieszczeniach zagłębionych w gruncie,

• stosowanie instalacji sygnalizacji niedopuszczalnego stężenia gazu,

• stosowanie zaworów odcinających i kurka głównego gazu, urządzeń redukcji ciśnienia oraz zabezpieczeń przed wpływem prądów błądzących,

• sposób prowadzenia i zabezpieczenia przewodów gazowych,

• lokalizację gazomierza,

• dopuszczalne materiały i rodzaje połączeń przewodów gazowych oraz armatury,

• wymagania odnośnie do pomieszczeń, w których mogą być montowane urządzenia gazowe,

• sposoby przyłączania urządzeń gazowych,

• wymagania względem przewodów i kanałów spalinowych oraz powietrzno-spalinowych,

• warunki zasilania gazem z butli

• oraz warunki zasilania ze zbiornika z gazem płynnym.

Jest to czytelny zbiór wymagań i wytycznych, które należy wypełnić stosownie do założeń i warunków brzegowych projektu instalacji gazowej.

O ile ogólny algorytm wymiarowania instalacji gazowej wciąż pozostaje bez zmian, to w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat zmiana rodzaju i jakości gazu w polskich sieciach miejskich oraz postęp technologiczny umożliwiły i wymusiły zmiany w wyposażeniu, armaturze, materiałach i rodzajach połączeń w instalacjach gazowych.

Czytaj też: Wymagania dotyczące urządzeń gazowych i systemów przewodów rurowych >>>

Zmiany w instalacjach gazowych

Kilkadziesiąt lat temu w polskich sieciach gazowych sukcesywnie zmieniono gaz z tzw. miejskiego na ziemny wysokometanowy. W porównaniu do poprzednika jest on bardziej kaloryczny, suchy i czysty.

Wyższa kaloryczność spowodowała zmniejszenie projektowanych średnic w instalacjach gazowych w porównaniu do starszych instalacji zasilających analogiczne urządzenia.

Współczesny gaz nie zawiera już tak dużo wilgoci, co ograniczyło korozyjne niszczenie stalowych przewodów gazowych, praktycznie zlikwidowało ryzyko zamarzania wody w przewodach oraz wyeliminowało konieczność projektowania tzw. odwadniarek u podstawy pionów gazowych.

Większa czystość współczesnego gazu pozwala na rezygnację z filtra gazu oraz korka czyszczaka na szczycie pionu gazowego.

Brak odwadniarek, filtrów i korków czyszczaków wyraźnie ograniczył zakres obsługi instalacji gazowych oraz zmniejszył liczbę miejsc potencjalnych nieszczelności.

W starszych budynkach wciąż jeszcze można spotkać instalacje wyposażone w te i inne urządzenia zaprojektowane i wykonane stosownie do ówczesnej technologii i wymagań.

Przed laty instalacje gazowe w Polsce wykonywano jedynie z przewodów stalowych łączonych przez spawanie, za pomocą połączeń kołnierzowych oraz gwintowych. Następnie, nie bez trudności i oporów, wprowadzano do instalacji gazowych przewody miedziane łączone za pomocą lutowania (lut twardy) oraz łączników do połączeń gwintowych i kołnierzowych np. z armaturą. Uważano, że przewody miedziane są zbyt delikatne, a przez to podatne na uszkodzenia i nieszczelności. Praktyka wykazała, że sprawdziły się jako przewody w instalacjach gazowych.

Współcześnie stosuje się w nich również przewody stalowe cienkościenne, tzw. precyzyjne, oraz faliście giętkie przewody rurowe ze stali nierdzewnej. Niska zawartość wilgoci w obecnie stosowanym gazie oddala problemy korozji w przewodach tego typu.

W instalacjach gazowych połączenia gwintowe pierwotnie uszczelniano minią lub pokostem. Po zastygnięciu uszczelnienia te były kruche i rozszczelniały się przy najmniejszym ruchu czy przesunięciu.

Wady tej nie miały uszczelnienia połączeń gwintowych za pomocą pakuł z odpowiednimi dla instalacji gazowych pastami. Nowsze rozwiązania uszczelnień w połączeniach gwintowanych to nić lub taśma teflonowa.

Postęp technologiczny widoczny w urządzeniach gazowych, armaturze oraz w materiałach i połączeniach wpływa na sposób projektowania instalacji gazowych. Przykładowo wprowadzenie urządzeń gazowych typu C (z zamkniętą komorą spalania) pozwoliło na instalowane ich w pomieszczeniach mieszkalnych niezależnie od rodzaju występującej w nich wentylacji oraz wprowadziło koncentryczne przewody powietrzno-spalinowe.

W latach 90. XX wieku pojawiły się połączenia zaprasowywane (zaciskane) przewodów gazowych, dołączając do znanych już połączeń spawanych, lutowanych, kołnierzowych i gwintowych. W polskim prawie zostały one dopuszczone do stosowania w instalacjach gazowych dopiero nowelizacją WT w 2009 r.

Obok wymienianych już wcześniej w WT dopuszczalnych połączeń przewodów stalowych przez spawanie lub, w określonych warunkach, za pomocą połączeń gwintowych oraz połączeń przewodów miedzianych za pomocą lutu twardego pojawił się zapis o możliwości stosowania innych sposobów łączenia rur, jeżeli spełniają one wymagania szczelności i trwałości określone w Polskiej Normie dotyczącej przewodów gazowych dla budynków [4]. Otworzyło to drogę do stosowania połączeń zaprasowywanych w przewodach miedzianych i stalowych cienkościennych.

Przewody instalacji gazowych

Według aktualnych zapisów WT przewody instalacji gazowej powinny być wykonane w sposób zapewniający spełnienie wymagań szczelności i trwałości określonych w Polskiej Normie dotyczącej przewodów gazowych dla budynków.

Dopuszcza się wykonywanie instalacji gazowych z rur stalowych bez szwu, w tym rur stalowych precyzyjnych i falistych, rur stalowych ze szwem przewodowych oraz rur miedzianych zgodnych z wymaganiami przedmiotowych norm [4, 7, 8, 9].

Produkty muszą mieć pozytywną opinię ITB oraz Instytutu Nafty i Gazu.

W innych krajach do wykonywania instalacji gazowych dopuszcza się również rury wielowarstwowe z tworzyw sztucznych (tworzywo/aluminium/tworzywo) oraz z polietylenu sieciowanego PE-X. Przykładowo Niemieckie Stowarzyszenie Gaz i Woda (DVWG) zrobiło to już w 2008 roku w zbiorze wytycznych dla instalacji gazowych TRGI 2008 (Technische Regeln für Gasinstallationen) [6].

W Polsce już w 2010 r. Instytut Nafty i Gazu zajmował się oceną możliwości stosowania w instalacjach gazowych systemów rur wielowarstwowych z tworzyw sztucznych [10]. W publikowanych materiałach stwierdzono, że wykazują one podobny poziom bezpieczeństwa co instalacje z rur metalowych, jednak w pewnych przypadkach konieczne jest zastosowanie dodatkowych urządzeń zabezpieczających. Do stosowania w Polsce tej technologii konieczna jest zmiana krajowych przepisów budowlanych. Takiej zmiany nie wprowadzono do dziś.

Na rynku europejskim dostępne są kompletne systemy do wykonywania instalacji gazowych z rur z tworzyw sztucznych obejmujące: rury, złączki, systemy połączeń, narzędzia oraz zasady i wytyczne projektowe i wykonawcze. Mają je w ofercie firmy obecne i znane również w Polsce, które jednak ze względu na ograniczenia prawne nie proponują ich w naszym kraju.

Oferowane poza Polską systemy przewodów gazowych z tworzyw to m.in. Rehau RAUTITAN gas (fot. 1), Uponor GAS Press czy TECE flex Gas.

Rury gazowe z tworzywa mają wszelkie zalety systemów opartych na rurach wielowarstwowych znanych z instalacji wodnych i grzewczych.

Stosunkową nowością w polskich instalacjach gazowych są faliście giętkie przewody rurowe ze stali nierdzewnej łączone za pomocą połączeń gwintowych (fot. 2). Wykorzystuje się je do budowy nowych i napraw istniejących instalacji gazowych oraz do podłączania urządzeń gazowych. Dzięki ich elastyczności nie ma konieczności stosowania kształtek do zmiany kierunku, a połączenia gwintowe z nakrętkami zapewniają szczelność i możliwość łatwego demontażu. W zależności od potrzeb z rur falistych można wykonywać odcinki o dowolnej długości i dowolnym, formowanym ręcznie, kształcie. Na rynku dostępne są rury faliste w zwojach lub w standaryzowanych odcinkach oraz nagie lub w osłonie z żółtego PVC.

Podczas projektowania instalacji gazowych z wykorzystaniem faliście giętkich przewodów rurowych należy uwzględnić większe niż w wypadku przewodów gładkościennych opory przepływu, co w konsekwencji może nawet wymagać zwiększenia średnicy.

Osobną grupę stanowią przewody elastyczne przyłączy do urządzeń gazowych (tzw. szybkozłącze do urządzeń gazowych – fot. 3).

Przewody dostępne są w wykonaniach: prostym jedynie z nakrętkami, z szybkozłączem, z odcinającym zaworem obrotowym, z zabezpieczeniem przeciwwypływowym po odpięciu węża, z zabezpieczeniem przeciwpożarowym, z bezpiecznikiem przepływu gazu itd.

Elastyczność podłączenia urządzenia gazowego do instalacji zapobiega jego rozszczelnieniu w wyniku ruchów urządzenia (np. kuchni gazowej), umożliwia łatwą zmianę lokalizacji urządzenia, redukuje naprężenia mechaniczne oraz liczbę kształtek w instalacji gazowej.

Specyficzną odmianą przyłącza elastycznego urządzeń gazowych jest rozciągliwy elastyczny wąż do gazu. Dostarczany w wersji krótkiej przeznaczony jest do jednokrotnego rozciągnięcia przed montażem i formowania przy podłączaniu urządzeń gazowych na stałe do instalacji gazowej. Jak każde elastyczne połączenie eliminuje przenoszenie naprężeń, obniża ryzyko rozszczelnienia i redukuje liczbę stosowanych kształtek, co jednoznacznie przekłada się na szybkość wykonania i bezpieczeństwo eksploatacji.

Połączenia zaprasowywane przewodów sztywnych

Nowelizacja WT z 2009 r. dopuściła stosowanie w Polsce w instalacjach gazowych innych sposobów połączenia rur niż spawane i gwintowe w wypadku rur stalowych oraz lut twardy w wypadku miedzi.

Pomimo że rozporządzenie nie wymienia konkretnej nazwy czy typu tego połączenia, otwiera drogę do stosowania w instalacjach gazowych innych, nowoczesnych technologii połączeń szczelnych.

Przykładem takiego rozwiązania są połączenia zaprasowywane, znane już np. z instalacji wodnych i grzewczych. Połączenia zaprasowywane to nie tylko samo złącze, lecz kompletny system obejmujący rury, kształtki, uszczelnienia, narzędzia oraz wytyczne projektowe i wykonawcze.

W zakresie dozwolonych w Polsce rur stalowych i miedzianych systemy połączeń zaprasowywanych do instalacji gazowych oferowane na naszym rynku to m.in. systemy rur miedzianych Profipress G oraz SANHA-Press Gas (fot. 4), systemy rur stalowych NiroSan-Press Gas (fot. 5) i Conex oraz system rur miedzianych >B<PRESS GAS.

W innych krajach oferowane są także inne systemy zaprasowywane do instalacji gazowych: system rur miedzianych Mapress Copper Gas czy FraboPress C-STEEL GAS, system rur stalowych Mapress Stainless Steal Gas oraz Sanpress Inox G (fot. 6).

Stosowanie połączeń zaciskanych nie zmienia znacząco sposobu wymiarowania instalacji gazowej, wprowadza za to „rewolucję” w wykonawstwie.

Szybkość i pewność wykonania, brak używania otwartego ognia do spawania i lutowania przyśpieszają prace wykonawcze przy budowie i naprawie instalacji gazowych oraz umożliwiają czyste i bezpieczne prace w już zamieszkanych i urządzonych lokalach. Z analogicznych względów instalacje w technice zaprasowywania można wykonywać bez przerw w eksploatacji nawet na obszarach zagrożonych wybuchem.

Bezpiecznik przepływu gazu

Niewymaganym przepisami, ale dostępnym na rynku elementem poprawiającym bezpieczeństwo eksploatacji instalacji gazowych jest bezpiecznik przepływu gazu (GS – fot. 7).

Bezpiecznik lokalizowany jest na przyłączu urządzenia gazowego. Jako aktywny środek bezpieczeństwa GS w przypadku przekroczenia ustalonej wartości objętości przepływu na skutek niekontrolowanego wycieku gazu powoduje automatyczne odcięcie jego przepływu.

Bezpieczniki występują w konfiguracji gwintowanej i kołnierzowej oraz zintegrowane z zaworem kulowym, z przewodem elastycznym i inne.

Bezpiecznik termiczny

Bezpiecznik termiczny (GT – fot. 8) aktywnie zabezpiecza instalację gazową na wypadek pożaru.

GT jest zaworem odcinającym wyzwalanym termicznie po osiągnięciu temperatury wyzwalania (ok. 95°C) i zamykającym automatycznie dopływ gazu, zapobiegając jego swobodnemu wypływowi.

Czytaj też: Polimeryzacja instalacji  >>>

Urządzenia sygnalizacyjno‑odcinające

Każdy niekontrolowany wypływ gazu z instalacji gazowej jest objawem awarii instalacji i zagraża bezpieczeństwu użytkowników. Wczesne wykrycie niedopuszczalnego stężenia gazu pozwala szybko podjąć czynności zaradcze i zgłosić awarię stosownym służbom.

Automatyczne systemy wykrywające niedopuszczalne stężenie gazu i awaryjnie odcinające jego dopływ stanowią aktywne zabezpieczenie instalacji (rys. 1).

Systemy te wymagane są w wypadku urządzeń gazowych dużej mocy: zgodnie z zapisami WT urządzenia sygnalizacyjno-odcinające dopływ gazu należy stosować w pomieszczeniach, w których łączna nominalna moc cieplna zainstalowanych urządzeń gazowych jest większa niż 60 kW [1].

Zadaniem systemów jest wczesne wykrycie wycieku gazu, awaryjne odcięcie jego dopływu oraz akustyczna i wizualna sygnalizacja wystąpienia stanu awaryjnego.

Ponowne uruchomienie dostawy gazu wymaga ręcznego resetu urządzenia i naciągnięcia sprężyny w elektromagnetycznym zaworze odcinającym. Systemy sygnalizacyjno-odcinające mogą być wyposażone dodatkowo w detektory tlenku węgla, dymu itp. oraz stanowić część systemu zarządzania budynkiem BMS.

Analogiczne zabezpieczenia (rys. 2) coraz częściej montowane są również w pomieszczeniach i budynkach, w których nie wymagają tego WT, a gdzie wykorzystuje się urządzenia gazowe. Szczególnie zalecane są we wszystkich obiektach/pomieszczeniach, w których korzysta się z gazu płynnego.

Gniazda gazowe

Nowością poprawiającą estetykę i bezpieczeństwo eksploatacji instalacji gazowych jest podtynkowe gniazdo gazowe (fot. 9). Jako element instalacji gazowej pozwala na łatwe i bezpieczne podłączanie oraz odłączanie urządzeń gazowych niezamontowanych na stałe (kuchenki, piekarniki, suszarki gazowe). Zastosowany w gnieździe zawór odcinający gwarantuje możliwość otwarcia gniazda jedynie przez wąż przyłączeniowy i zapobiega wypływowi gazu.

Monozłącza gazomierzy

Kolejnym prefabrykowanym elementem współczesnych instalacji gazowych jest monozłącze montażowe gazomierza (fot. 10).

Monozłącza stanowią gotowy, standaryzowany element do połączenia instalacji gazowej z gazomierzem w różnych konfiguracjach. Umożliwiają szybki, bezpieczny i trwały montaż gazomierza, zastępując pojedyncze kształtki przyłączeniowe i zabezpieczając gazomierz przed uszkodzeniem w wyniku naprężeń przenoszonych z instalacji i przyłącza gazowego.

W zależności od potrzeb stosowane są różne konfiguracje monozłącza, np. z bostem i kolanem, pionowe, poziome, elastyczne itd.

Standaryzowane monozłącze pozwala na wykonanie całej instalacji bez montażu gazomierza oraz próby szczelności instalacji z wykorzystaniem tzw. łączki.

Podsumowanie

We współczesnych instalacjach gazowych wykorzystuje się nowoczesne materiały i technologie zwiększające bezpieczeństwo użytkowania instalacji i urządzeń gazowych. Szybki postęp technologiczny często wyprzedza krajowe uwarunkowania prawne, co jest widoczne np. w wypadku połączeń zaprasowywanych i przewodów z tworzyw sztucznych w instalacjach gazowych. Niedozwolone w Polsce rozwiązania i materiały stosowane są z powodzeniem w innych krajach.

W rozwoju technik instalacji gazowych widoczne są co najmniej trzy trendy: prefabrykacja komponentów, polepszenie technologii połączeń oraz zwiększenie bezpieczeństwa użytkowania instalacji i urządzeń gazowych. Prefabrykacja zwiększa poprawność oraz szybkość montażu i wykonywania połączeń, ułatwia naprawy i wymianę urządzeń.

Czyste i „zimne” technologie połączeń zaprasowywanych umożliwiają montaż i naprawy instalacji gazowych w zamieszkanych, w pełni urządzonych pomieszczeniach, bez ryzyka zniszczeń czy pożaru, oraz zwiększają trwałość i odporność na rozszczelnienie.

Aktywne systemy wykrywania wycieków gazu i odcinania jego dopływu oraz pasywne systemy bezpieczeństwa dbają o zdrowie i życie użytkowników instalacji gazowych.

Nowe technologie i materiały nie zmieniają ogólnych zasad projektowania instalacji gazowych. Wymagają jednak uwzględniania ich zastosowania i właściwości. Nowoczesne rozwiązania mogą, a nawet powinny być wprowadzane nie tylko w nowo wykonywanych instalacjach gazowych, lecz również w instalacjach istniejących przy okazji napraw, remontów oraz modernizacji lub wymiany urządzeń.

Należy zaznaczyć, że rozwój techniki instalacji i urządzeń gazowych wpływa również na infrastrukturę budynku, w którym są one zamontowane (np. wentylacja, systemy odprowadzania spalin, wyposażenie pomieszczeń i inne).

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690, z późn. zm.).

2. PN-B-03430:1983/Az3:2000 Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej.

3. PN-B-02431-1:1999 Ogrzewnictwo. Kotłownie wbudowane na paliwa gazowe o gęstości względnej mniejszej niż 1.

4. PN-EN 1775:2009 Dostawa gazu. Przewody gazowe dla budynków. Maksymalne ciśnienie robocze równe 5 bar lub mniejsze.

5. Zając-Wstawska W., Gazowe instalacje zaprasowywane z miedzi, Polskie Centrum Promocji Miedzi, Wrocław 2010.

6. DVGW-TRGI 2008 (Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches, Technische Regeln für Gasinstallationen), DVGW-Arbeitsblatt G 600, April 2008.

7. PN-EN 10208-1 Rury stalowe przewodowe dla mediów palnych. Rury o klasie wymagań A.

8. PN-EN 10305-1:2011P Rury stalowe precyzyjne. Warunki techniczne dostawy. Część 1: Rury bez szwu ciągnione na zimno.

9. PN-EN 1057+A1 Miedź i stopy miedzi. Rury miedziane okrągłe bez szwu do wody i gazu stosowane w instalacjach sanitarnych i ogrzewania.

10. Wróblewska A., Ocena możliwości stosowania w instalacjach gazowych systemów rur wielowarstwowych z tworzyw sztucznych, „Nafta-Gaz”, lipiec 2010.

Czytaj też: Złączki zaprasowywane do instalacji gazowych >>>