Kompensacja naturalna dla instalacji z PP-R

Z czego wykonać instalację do zimnej i ciepłej wody użytkowej ?

To pytanie zadałem sobie kilka lat temu stojąc w niewykończonej łazience, gdzie ściany pokryte były tylko tynkiem, a z puszek elektrycznych wystawało kilka różnokolorowych przewodów. Był to czas, kiedy instalacje z rur pex stawały się coraz bardziej popularne.



Od początku wiedziałem, że instalację c.w.u będę wykonywał sam – „po godzinach”. Rury pex prowadzone w warstwie styropianu na podłodze, wydawały mi się najlepszym rozwiązaniem. Jedynym problemem  mogło być zdobycie odpowiedniej zaciskarki do złączek i kształtek.

Z czasem jednak moja koncepcja uległa zmianie. Jako, że prawie pod całym domem mam piwnicę, zdecydowałem, że instalacja będzie podwieszona pod stropem. Dzięki temu mam dzisiaj dostęp do większości zgrzewów (poza pionami na piętrach) i w razie czego, bardzo łatwo mogę dokonać przeglądu lub naprawy ewentualnej usterki.

Ostatecznie wybór więc padł na zgrzewane rurociągi z PP-R (typ 3).

Rury z PP-R
Rury z PP-R www.elplastplus.pl

W przeciwieństwie do rur z wkładką aluminiową lub stabilizowanych włóknem szklanym (tzw. rury Stabi Al oraz Glass), przewody z PP-R charakteryzują się dość znacznym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej ɑ.

Aby instalacja wytrzymała wiele lat, należy odpowiednio poprowadzić rurociągi. W poniższym wpisie postaram się pokazać na kilku przykładach jak układać rurociągi PP-R, tak by możliwa była ich naturalna kompensacja

Rozszerzalność liniowa

Rozszerzalność liniowa to właściwość fizyczna ciał, która charakteryzuje różne materiały. Również te, którymi wykańczamy nasze domy czy mieszkania. Przykładem może być rozszerzalność wylewki betonowej na wodnym ogrzewaniu podłogowym. Pisałem nieco o tym we wpisie: Dylatacje do glazury – czyli jak układać płytki na ogrzewaniu podłogowym?

Dla rurociągów z tworzyw sztucznych nie możemy przejść obojętnie obok tego zjawiska. Mają one bowiem duży współczynnik rozszerzalności cieplnej ɑ, o wiele większy niż metale. Instalacja wykonana z PP-R powinna mieć zatem zapewnioną możliwość swobodnego odkształcania się. W przeciwnym wypadku, w wyniku pojawienia się naprężeń wewnętrznych może nawet dojść do pęknięcia materiału.

Wydłużenie termiczne rury można wyznaczyć z poniższego wzoru:

\Delta l=\alpha*L*\Delta t   [mm]

gdzie:

Δl – wydłużenie (lub skrócenie) liniowe [mm]

ɑ – współczynnik rozszerzalności liniowej [mm/m ℃] , dla rur z PP-R  ɑ=0,12

L – długość obliczeniowa odcinka (od podpory stałej PS) [m]

Δt – różnica pomiędzy temperaturą montażu a temperaturą roboczą [℃]

Kompensacja naturalna

Zazwyczaj kompensację wydłużeń cieplnych możemy zapewnić na dwa sposoby:

  • naturalnie z zastosowaniem odpowiednich ramion,
  • poprzez zastosowanie specjalnych kształtek lub kompensatorów.

Temperatura podczas eksploatacji instalacji jest zazwyczaj inna niż podczas jej montażu. Stanowi to przyczynę zmian długości odcinków rurociągu. I może to być zarówno skrócenie jak i wydłużenie. Najlepszą metodą na zapewnienie naturalnej kompensacji, jest częsta zmiana kierunku trasy rurociągu. Na odcinku prostopadłym do odcinka który się wydłuża, należy wyznaczyć ramię kompensacji Ls

Kompensacja naturalna to więc nic innego, jak wykorzystanie elastyczności samego materiału.

Ramię kompensacji Ls

Długość ramienia Ls zależy między innymi od:

  • obliczonego wydłużenia (skrócenia),
  • rodzaju materiału, z którego jest wykonana instalacja,
  • od średnicy rury.

Ls=k*\sqrt{(D*\Delta l)}   [mm]

gdzie:

Ls – ramię kompensacji

k – stała materiałowa – dla PP-R  k=20

D – zewnętrzna średnica rury [mm]

Δl – wydłużenie (lub skrócenie) liniowe [mm]

Wyznaczanie odcinka Ls schematycznie przedstawia rysunek poniżej:

Ramię kompensacji Ls
Ramię kompensacji Ls

PS – oznacza podporę stałą

PP – oznacza podporę przesuwną

Poniżej zdjęcie pokazujące zmianę trasy na rurociągu cyrkulacji. Temperaturę ciepłej wody użytkowej ustawiłem na wartość 45℃. Montaż przeprowadziłem w temperaturze ok. 20℃.

Widać, że rurociąg odkształca się podobnie jak na schemacie powyżej.

Ramię kompensacji
Ramię kompensacji
Kompensacja naturaln
Kompensacja naturalna – zmiana trasy rurociągów
Odkształcenie na trójniku
Odkształcenie na trójniku

U-kompensator

Czasami jesteśmy zmuszeni położyć kilka metrów rurociągu, bez możliwości zmiany kierunku. W takich przypadkach zastosowanie znajduje tzw. u-kompensator. Jest to rozwiązanie bardzo często spotykane, również na instalacjach przemysłowych. Dobrze dobrany u-kompensator pozwala na bezpieczną pracę rurociągów nawet z mediami o wysokich temperaturach.

Podobnie jak w przypadku ramienia kompensacji, tutaj również należy wyliczyć odpowiednią długość odcinka Ls (ze wzoru powyżej) oraz dodatkowo powinniśmy wyznaczyć szerokość kompensatora Lk.

Lk=2*\Delta l+150   [mm]

gdzie:

Lk – szerokość kompensatora [mm]

Δl – wydłużenie (lub skrócenie) liniowe [mm]

Schemat u-kompensatora przedstawia rysunek poniżej:

Kompensacja naturalna - kompensator typu U
Kompensacja naturalna – kompensator typu U

PS – oznacza podporę stałą

PP – oznacza podporę przesuwną

Ponadto szerokość kompensatora Lk musi jednocześnie spełniać warunek min. 10 D –  czyli nie może być mniejsza, niż 10 średnic rurociągu.

Właściwy dobór ramienia Ls i szerokości Lk to jednak nie wszystko. Aby układ działał prawidłowo, należy w odpowiedni sposób rozmieścić podpory stałe. To one powodują, że rura jest “trzymana” z jednej strony, a z drugiej odkształca się na ramieniu Ls.




Przy długich odcinkach prostych oraz wysokich temperaturach wody, obliczona wartość ramienia Ls może być czasem dość znaczna. Powoduje to pewne ograniczenia, ponieważ nie zawsze mamy wystarczająco dużo miejsca na zabudowę.

Podczas zgrzewania instalacji, zastosowałem 3 kompensatory tego rodzaju.

U-kompensator na rurociągach wody ciepłej
U-kompensator na rurociągach wody ciepłej

 

Kompensacja rur z PP-R
Kompensacja rur z PP-R
U-kompensator
Zbyt krótki odcinek Ls z powodu braku miejsca (ściana)

 

Pętla kompensacyjna

Wspomniane wcześniej metody kompensacji, wymagają częstej zmiany trasy pod kątem prostym oraz wystarczającej ilości miejsca na zabudowę ramion Ls. Czasami trudno jest spełnić te warunki. Warto wówczas skorzystać z gotowych rozwiązań, które oferują producenci systemów zgrzewanych. Najbardziej popularnym jest gotowa pętla kompensacyjna, którą należy wstawić na prostym odcinku pomiędzy podporami stałymi.

Pętla kompensacyjna - schem
Pętla kompensacyjna – schemat

Pętle dostępne są dla rur o różnych średnicach. Aby taki kompensator prawidłowo spełniał swoją rolę, odcinek między podporami stałymi powinien być dobrany zgodnie z wytycznymi producenta. Przykładowe wartości L mogą wyglądać jak poniżej:

 

Średnica rury

Odległość pomiędzy podporami stałymi L [m]

Rury STABI

Rury PP-R

16

24 8

20

27

9

25

30

10

32

36

12

40 42

14

Tabela ze strony wavin.com

Widać, że dla rur stabilizowanych zalecany odcinek L jest 3 razy większy, niż dla tych wykonanych z PP-R. Oczywiście jest to wynik mniejszego współczynnika rozszerzalności cieplnej.

 

Pętla kompensacyjna
Pętla kompensacyjna

Podobną pętlę kompensacyjną jest dostępna TUTAJ.

Gdy zabraknie kompensacji

Pamiętajmy więc, że jeszcze przed rozpoczęciem zgrzewania, warto zastanowić się nad odpowiednią trasą dla naszych rurociągów. Aby móc się cieszyć z instalacji przez wiele lat, zapewnijmy jej możliwość swobodnego odkształcania się. Jest to równie ważne, co prawidłowe wykonanie zgrzewu.

Poniżej zdjęcie odcinka (o średnicy D=32 mm) ograniczonego z dwóch stron odgałęzieniem przechodzącym do góry przez strop. Widać wyraźne wygięcie rury – w miejscu tym powinien być jednak u-kompensator…

Wygięta rura z PP-R
Wygięta rura D=32 mm z PP-R

Czy na Waszych instalacjach również jest zastosowana kompensacja naturalna?

Jaki sposób kompensacji najczęściej wybieracie podczas zgrzewania instalacji c.w.u?

Jeżeli chcesz się dowiedzieć więcej na temat zgrzewania,  możesz pobrać darmowego e-booka Zgrzewanie rur z PP-R, gdzie dokładnie opisuję jak krok po kroku wykonać zgrzew dobrej jakości.

Więcej o zgrzewaniu rur z pp znajdziesz we wpisach:

Zapraszam!

0 0 vote
Article Rating
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments

NEWSLETTER

Zapisz się i bądź na bieżąco z najnowszymi wpisami!

0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x