Компенсаторы для полипропиленовых труб

В процессе эксплуатации трубопроводы испытывают механические и тепловые воздействия, которые сокращают срок службы, а порой провоцируют разрывы. Для увеличения надежности и предотвращения аварийных ситуаций используются специальные устройства – компенсаторы. Особенно актуально их применение на коммуникациях из полипропиленовых труб, прочность которых ниже, чем у стальных аналогов.

Что такое компенсаторы

При изменении температуры у трубопроводов происходит линейная деформация. Чтобы ее компенсировать, на коммуникациях устанавливаются гибкие элементы. Они за счет своей упругости возмещают температурное расширение и часть давления при его резком повышении, возвращаясь к первоначальному виду после прекращения воздействия. Устройства для полипропиленовых труб обычно изготавливаются в форме петли, но в зависимости от условий прокладки применяются и другие конструкции. Такие изделия можно приобрести в магазине или изготовить самостоятельно.

Когда нужны компенсаторы

Поскольку у полипропилена высокий коэффициент температурного расширения, трубы из него должны быть оснащены защитными устройствами. Компенсаторы устанавливаются:

• на водопроводе;
• при монтаже теплых полов;
• на канализации;
• в системах отопления и горячего водоснабжения.

Устройства устанавливаются на горизонтальных и вертикальных трубах в жилых домах, зданиях производственного и административного назначения. Их применение обеспечивает:

• длительный безаварийный срок службы трубопровода;
• гашение завихрений;
• стабильность давления в трубах при его скачках;
• защиту от гидроударов;
• отсутствие искажений при температурном расширении.

Классификация компенсаторов

Устройства для борьбы с деформациями подразделяются на два вида: естественные и конструкции из упругих материалов. В первом используются амортизационные свойства труб. Компенсаторы этого типа могут быть:

1. Г-образными – устанавливаются на поворотах.
2. П-образными – используются для трубопроводов с температурой более 50 ⁰C. Перед установкой рекомендуется растянуть, чтобы увеличить пределы компенсации.
3. Z-образными – применяются для присоединения отводов.
4. Кольцевыми – благодаря форме обладают повышенными компенсационными свойствами.

К высокотехнологическому классу относятся:

1. Сильфонные компенсаторы, защищающие от теплового расширения, вибраций, гидроударов. Выпускаются поворотные, сдвиговые, осевые, универсальные разновидности.
2. Линзовые – предназначены для работы на горячих и холодных трубопроводах, системах вентиляции.
3. Сальниковые – используются для теплосетей с частыми изменениями температуры. Могут работать в одно- и двухстороннем режиме, если оснащены подвижным стаканом.

Какой вариант лучше установить на полипропилен

Ассортимент устройств, предлагаемый изготовителями, позволяет подобрать нужный тип для полипропиленовых трубопроводов любого назначения и способа прокладки. В зависимости от условий применения используются:

1. Осевые компенсаторы сильфонного типа, предназначенные для работы в системах отопления и горячего водоснабжения. С трубами соединяются с помощью муфт. Сильфон из тонкой нержавеющей стали выдерживает давление до 16 атмосфер при температуре 115 ⁰C.
2. Сдвиговые устройства с двумя гофрами – компенсируют тепловое расширение одновременно по 2 направлениям.
3. Поворотные – применяются в местах изменения линии трубопровода на 90⁰.
4. Универсальные разновидности – используются на небольших участках с отводами. Компенсируют поперечные, угловые, осевые смещения. Устанавливаются там, где использовать другие виды нет возможности.
5. Фланцевые компенсаторы из мягких материалов – предназначены для смягчения гидроударов. Сгладят небольшие огрехи, допущенные в процессе прокладки труб. Легко устанавливаются и заменяются, так как при монтаже не требуется сварка.
6. Компенсаторы в виде змеевиков.
7. Петлеобразные – наиболее простые. Их нетрудно изготовить самостоятельно из отрезка полипропиленовой трубы. Несмотря на незамысловатость конструкции, успешно выполняют те же функции, что и заводские аналоги, но занимает больше места.

Монтаж: расчеты и требования

У полипропиленовых труб с алюминиевым армированием коэффициент теплового расширения равен 3×10⁻⁵ 1/°С, а у обычных – 15×10⁻⁵ 1/°С. Из этого следует, что изменение температуры на 10 ⁰C увеличивает длину в первом случае на 0,3, а во втором – на 1,5 мм. Зная протяженность трубы и пределы изменения ее температуры, несложно подсчитать, на сколько она удлинится.

Предположим, система отопления монтируется при температуре 20 ⁰C, нагреваться она будет до 100 ⁰C. Получившаяся разница в 80 ⁰C заставит каждый метр армированных труб увеличиться на 0,3×8=2,4 мм, а обычных – на 1,5×8=12 мм. Если их длина 10 м, общий прирост составит 2,4×10=24 мм и 12×10=120 мм.

Для коммуникаций, предназначенных работать в условиях сильного нагрева, следует выбирать трубы с минимальным линейным расширением. Подойдут варианты, армированные алюминием или этиленвиниловым спиртом. Для подачи холодной воды можно использовать обычные полипропиленовые трубы, поскольку величина изменения температуры невелика. Максимальный перепад составляет 20 ⁰C в холодное время года, если они проходят по неотапливаемому подвалу.

Теплые полы монтируются в стяжках при 16-20 ⁰C, максимальная температура нагрева санитарными нормами допускается до 55 ⁰C. При такой разнице допустимо использование обычных труб. Несмотря на то что тепловое расширение изделий в стяжках и под штукатуркой гасится окружающим материалом, армированные варианты более надежны. Лучше подстраховаться, чтобы потом не долбить пол и стены.

Коммуникации, прокладываемые под штукатуркой, должны закрываться кожухами из вспененного полиуретана или полиэтилена. Этот метод называется «труба в трубе». Его применение снижает потери тепла на нагрев стен, а эластичность кожуха позволяет изделиям расширяться, разгружая тем самым внутреннее напряжение.

Полипропиленовые коммуникации крепятся к стенам на жестких и подвижных опорах. Первые не позволяют изделиям удлиняться при тепловом расширении. Они используются для разбивки водопровода на компенсационные участки. Для защиты стояка от проседания его жестко крепят под тройниками, у отводов и муфт, соединяющих трубы. На середине, между неподвижными креплениями, устанавливаются компенсаторы.

Второй вид крепежа не препятствует удлинению изделий при температурном расширении. С его помощью можно смонтировать коммуникацию, избежав проседания стояка. Поскольку при таком способе ничто не мешает движению труб, установка компенсаторов необязательна.

Прокладывая коммуникации в шахте или канале, необходимо предусматривать компенсацию температурного сдвига на ответвлениях. Ее можно осуществить путем добавления плеча изгиба, если расположить коммуникацию дальше от стены. Увеличение отверстия до размеров, достаточных для свободного перемещения отвода, или установка Г-образного компенсатора также решают проблему. Точки жесткого крепления стояка в шахте и канале должны располагаться на расстоянии не больше 3 метров между ними. На прямых участках коммуникаций из неармированных труб длиной более 10 м компенсаторы обязательно устанавливаются на стояках и отводах.

Чем опасно тепловое расширение

В результате ошибок проектирования, когда не учитывается температурное расширение трубопровода, его участки при нагреве отклоняются в стороны, создавая волнообразную форму. При этом уровень шума от текущей жидкости значительно усиливается. В результате видоизменения труб происходит:

• разрушение опор крепления;
• снижение пропускной способности из-за скопления воздуха в верхних точках;
• падение температуры радиаторов отопления;
• образование трещин на изгибах и утечек через них.

Заключение

Выбирая компенсаторы, предпочтение следует отдавать моделям, которые устанавливаются с помощью сварки – она обеспечивает высокую надежность стыка. Фланцевые крепления сложно монтировать из-за необходимости установки на полипропилен металлических деталей, что по силам только мастерам. Резьбовые соединения не отличаются высокой надежностью. Системы отопления и горячего водоснабжения лучше собирать из армированных труб при любом методе монтажа. В отличие от обыкновенных, они избавят от необходимости придумывать способы компенсации линейного расширения.

Баки расширительные для отопления закрытого и открытого типа

Автономная система отопления состоит из множества основных и вспомогательных приборов. В числе последних запорная арматура, насос, терморегуляционное оборудование. Но если не установлен бак расширительный для отопления, схема в работу не запускается, поэтому устройство требует самого тщательного рассмотрения. Устанавливаются компенсаторы в магистрали открытого, герметичного типа, различаются по характеристикам и особенностям монтажа.

Что представляет собой бак расширительный?

В процессе нагревания жидкость увеличивается в объеме, начинает давить с большей силой, поэтому должна иметь компенсатор, иначе трубы прорвет. Вот в качестве емкости для сброса избыточного давления и применяется расширительный бак системы отопления.

Характеристики принципа работы устройства и область применения

Компенсатор принимает на себя избыточное давление при нагреве наполнителя магистрали, а при остывании теплоносителя восполняет недостаточность объема в сети. Принцип работы выстроен на физических свойствах жидкости, обеспечивает регулировку и поддержание баланса гидравлического давления для нормальной работы инженерной сети.

Применяется бак в тепловых системах открытого, замкнутого вида, может использоваться как:

• гидроаккумулятор для накопления горячей воды с возможностью раздачи ГВС при использовании естественного давления воды без включения насоса;
• компенсатор гидроударов разной силы, которые появляются при запуске и отключении циркуляции теплоносителя, такой демпфер снижает воздействие давления, увеличивает срок эксплуатации узлов магистрали.

Разновидности баков расширительных для отопительных систем

Приборы отличаются по типу магистралей – открытые и герметичные. В замкнутую сеть интегрируется герметичный бак мембранный расширительный для отопления. Это емкость без крышки с внутренним камерным наполнением – одна камера предназначена для воздуха, вторая для воды. Секции разделены мембраной, которая при нагревании теплоносителя и его расширении прогибается в сторону воздушной камеры, при снижении давления (остывании воды) возвращается на место, благодаря чему поддерживается постоянный баланс давления в сети.

Расширительный бак открытого типа применяется в одноименных схемах, представляет собой тару без крышки с отводами для трубопроводов. Простота конструкции – плюс, но испарение теплоносителя, попадание мусора и воздуха в магистраль – минус. Пользователю необходимо регулярно доливать воду в бак, следить за чистотой внутренних туннелей. И нет возможности залива в схему антифриза, испарения которого вредны для человека.

Совет! Чтобы снизить риск скопления мусора в магистрали, следует заливать дистиллированную, отстоянную или кипяченую воду, а для устранения воздушных пробок надо соорудить крышку для бака, оборудовать емкость переливным шлангом для сброса излишков воды.

Особенности расчета объема расширительного бака

Удобная формула не отличается сложностью – к общему объему теплоносителя в системе добавить 10%, это показатель вместительности бака. Посчитать количество жидкости можно, спуская воду из системы – это быстрее, чем высчитывать длину и диаметр трубопроводов и всех узлов. После спуска теплоносителя в систему закачивается новая вода.

Но если и этой возможности нет, тогда считать объем по размеру трубопровода, радиаторов, добавить 10% к итоговому показателю, получится нужный параметр. Для более точного расчета есть формула с учетом уровня максимального давления в котле (Pмакс), начального показателя давления, прописанного в техническом паспорте (Pмин), положенного коэффициента увеличения объема жидкости (E).

Коэффициент для воды 0,04-0,05, для незамерзающих наполнителей или обогащенных присадками указывается на этикетке или по умолчанию принимается как 0,1-0,13.

Общий объем системы – C, формула.

Совет! Чтобы обеспечить бесперебойность работы герметичной магистрали, вычисленный объем расширительного бака для отопления надо увеличить на 10-15%.

Для компенсатора открытых сетей только одно условие – бак не должен быть объемом меньше количества теплоносителя. Чем больше устройство, тем лучше, реже придется заливать воду.

На заметку! Если емкость оборудована крышкой, то можно долить немного масла – на поверхности образуется тонкая пленка, защищающая носитель от быстрого испарения. А подсоленная вода имеет более высокий уровень кипения, что полезно для схем с твердотопливными котлами.

Настройка режима работы для бака

Заводская настройка показывает избыточное давление в расширительном бачке отопления закрытого типа. При расчетах надо добавить 1 бар, чтобы получить абсолютное давление. Начальный уровень выставляется на 0,2 атмосфер больше, чем параметр давления холодного теплоносителя в системе – это будет показатель равный статистическому напору.

Напор посчитать так – промерить длину высоты от самой верхней точки контура до середины компенсатора. Например, высота магистрали равна 8 м, напор будет считаться как ΔP – 0,8 бар, давление в баке считается P+0,2 = 0,8 атм.+0,2 = 1,0 атм. (бар).

Проведя все подсчеты, несложно установить настройки в герметичном компенсаторе, не допуская ошибок:

1. Перекачать емкость накопителя. Если воздух в камере накачивается в 3 бар при статистическом напоре не более 1,5 бар, то при запуске оборудования напор воды поменяется в пределах 1 бар. Манометр выдаст показатель в 2,5 бар, воздушная камера – 3 бар, при этом компенсирующей настройки нет, воздух начнет выталкивать теплоноситель из бачка при любых условиях.
2. Не докачать бак. При заниженных показателях вода продавит мембранную перемычку, заполнит всю емкость, а при нагреве сработает предохранительный спусковой клапан, работа компенсатора сведется к нулю.

На заметку! При срабатывании предохранительного клапана в условиях нормальной настройки параметров бака причина чаще всего в малом объеме компенсатора.

Иногда показатели приходится менять в процессе эксплуатации, поэтому требуется знать, как подкачать расширительный бачок для отопления закрытого типа. Штуцера под манометры для промеров на емкости нет, но есть ниппель с золотником, который находится на другой стороне от патрубка для подключения теплоносителя.

Ниппель подходит для автомобильного насоса, поэтому подкачку следует делать им, предварительно установив на насос манометр. Накачивать воздух надо до уровня в 1,5 атм., потом дождаться выхода остатков воды из бака, снова стравить воздух.

Затем перекрыть запорную арматуру, подкачать давление до нужного параметра (при перекачке – спустить воздух золотником), потом:

• убрать автомобильный насос;
• перекрыть подачу в сливном штуцере;
• открыть кран запорной арматуры;
• долить в магистраль воду через кран на трубопроводе (подпитка);
• дождаться нормализации давления;
• запустить схему в работу.

Совет! С учетом того что настройка расширительного бака в системе отопления сделана правильно, запуск сети в эксплуатацию приведет стрелку манометра в действие. Если стрелка скачет, набор показателей резкий, допущена ошибка – движение указателя должно быть плавным и медленным.

Варианты схем подключения

Интеграция компенсатора в сеть зависит от типа последней. Зная устройство расширительного бака системы отопления открытого вида, его следует размещать в самой высокой точке магистрали, в герметичной – после котла, но до насосного оборудования. Стандартные варианты схем требуется рассмотреть подробнее.

В открытую тепловую сеть

Чем выше установлен компенсатор, тем лучше будет работать схема. Обычно емкость поднимают в подкрышное пространство, на чердак. Если мансарда жилая, то необходимо подобрать максимально высокое место относительно приборов отопления.

На заметку! Чтобы снизить риск замерзания емкости для воды, компенсатор утепляется. В качестве утеплителя используется материал с высокой стойкостью к нагреву, сниженной гигроскопичностью и увеличенной теплоемкостью – в этом случае бак долго не остынет на холодном чердаке.

В магистралях с самотечной циркуляцией устанавливать бак ниже чердака нельзя, для разгона теплоносителя требуется длинный отрезок трубы, но можно встроить в систему насос, обойтись меньшими усилиями при выборе точки установки бачка.

Совет! Насосное оборудование монтируется на трубопроводе обратки до компенсатора. Бак в этом случае интегрируется между нагнетателем и источником нагрева.

В герметичной тепловой сети

Если сделан правильный выбор расширительного бака системы отопления с нужным объемом отсеков, то установка не представляет сложностей.

• температурный режим в помещении выше +0 С;
• есть свободный доступ к баку для контроля и регулировки давления клапаном воздуха;
• предохранительный клапан установлен до проточной арматуры.

Для установки бака следует сначала отключить котел, перекрыть кран, чтобы остановить движение теплоносителя. На трубопровод подводящего типа встроить дренажный и запорный вентили, винтами зафиксировать бачок, промыть фильтр грубой очистки, запустить краны для доливания жидкости, можно запускать магистраль в работу.

Совет! Если трубы полипропиленовые, компенсатор устанавливается с помощью паяльника, муфт уголков. Трубу разрезать, поставить за баком тройник, манометр и предохранительный клапан. После этого трубопровод спаивается, а магистраль запускается в эксплуатацию.

Основное внимание уделяется герметичности стыков, проверке рабочего показателя давления, обеспечению достаточного объема теплоносителя с расчетом на установленный накопитель.

Важно! Чтобы тепловая система работала нормально, рекомендуется поставить емкость так, чтобы наполнитель трубопровода подавался сверху на небольшом расстоянии от насосного оборудования.