Трубы из попречено-сшитого полиэтилена
Обычный полиэтилен представляет собой совокупность длинных углеводородных молекул, которые никак не связаны друг с другом. Более сорока лет назад была разработана технология, обеспечивающая образование между этими цепочками поперечных связей – за счет взаимодействия атомов углерода и водорода соседних молекул. Полученный таким образом материал имеет трехмерно связанную структуру и качественно отличается от исходного. Он носит название сшитого (или поперечно сшитого) полиэтилена. Его общепринятое обозначение в международной практике – PE-X, в отечественной – ПЕ-С. 
К настоящему времени для сшивки молекул полиэтилена используют, главным образом, три технологии: пероксидную (нагрев под высоким давлением в присутствии пероксидов; обозначение сшитого таким методом полиэтилена – PE-Xa), силановую (воздействие химических веществ, одно из которых – силан; PE-Xb) и электронную (облучение готового изделия электронами; PE-Xс). Сторонники каждого из этих способов находят аргументы, чтобы обосновать превосходство своей продукции, но на потребительском уровне разница несущественна. Как оптимальный вариант с точки зрения себестоимости, степени сшивки полиэтилена и ее равномерности по толщине стенки трубы обычно называют PE-Xb.
Трубы из сшитого полиэтилена активно используются в самых разных областях. Их достоинствами являются:
устойчивость к воздействию высоких температур, позволяющая применять трубы в горячем водоснабжении и отоплении;
эластичность, упругость, так называемая молекулярная память (способность восстанавливать свою форму после механических воздействий) материала. Кроме того, что трубы из сшитого полиэтилена можно изгибать без нагрева (до определенных радиусов) и специального инструмента, они выдерживают несколько циклов замораживания транспортируемой жидкости, не распространяют (наоборот – поглощают) шум и вибрации, амортизируют гидравлические удары;
химическая и электрическая инертность, устойчивость к воздействию агрессивных сред (а значит, неподверженность коррозии);
низкая шероховатость внутренней поверхности (это снижает гидравлическое сопротивление, исключает зарастание каналов);
более высокая, чем у обычного полиэтилена, стойкость к воздействию ультрафиолетовых лучей;
гигиеничность (материал труб не выделяет в поток вредных веществ в рабочем диапазоне температур);
стойкость к абразивному износу и старению;
легкость труб, возможность их приобретения бухтами большой длины;
простота и технологичность монтажа.
К недостаткам труб из PE-Х можно отнести высокий коэффициент теплового линейного расширения (0,15–0,20 мм/м × °С); чувствительность к продолжительному воздействию солнечных лучей (здесь нет противоречия с тем, что говорилось об этом выше); неспособность удерживать форму изгиба, приданную при монтаже (трубу приходится закреплять, используя фиксаторы или хомуты).
При использовании PEX-труб в составе трубной разводки водоснабжения или отопления предпочтение отдают их скрытой прокладке – под фальшстеной, в коробах, заделанных в штробы или бетонную и т.д.
Трубы из сшитого полиэтилена активно используются во встроенных (панельных) системах водяного отопления и охлаждения («теплый пол», «теплые стены», «теплый потолок»), для обогрева открытых площадок (снеготаянье, защита от наледи). Большое тепловое линейное расширение делает предпочитаемой областью такого применения труб из PE-X панельные системы, монтируемые «сухим» способом. Но и в бетон их укладывают часто (в том числе – непосредственно в ограждающие конструкции). Особенно это касается промышленных и других крупных объектов, когда удорожание при использовании металлопластиковой трубы, преимущество которой – малый коэффициент теплового линейного удлинения – 0,026 мм/м × °С, существенно. К тому же, залить бетоном большое количество трубы, избежав в условиях крупного строительства ее изломов и расплющивания, проще, используя трубы из PE-X.
Трубы из сшитого полиэтилена хорошо подойдут также для внутриквартирных систем водоснабжения и низкотемпературного радиаторного отопления с горизонтальной разводкой.
Для современных систем отопления важно, чтобы в теплоноситель не попадал кислород. Один из путей его проникновения – диффузия через стенки пластиковых труб. Поэтому PEX-трубы для отопления дополнительно оснащают полимерным газонепроницаемым слоем на основе этиленвинилового спирта (EVOH).
Принципиальная схема системы «водяной теплый пол»
1 – Труба для водяного теплого пола сшитый полиэтилен PEX
Трубы PEX изготовлены из модифицированного полиэтилена высокой плотности и являются оптимальными для систем водяного теплого пола. Модификация представляет собой химический процесс, в ходе которого двухмерные молекулярные СH – цепи полиэтилена связываются химическими связями в трехмерную сеть. Новая структура материала не дает возможность расплавить или растворить PEX материал, пока не разрушена его структура. Труба PEX покрыта антидиффузионным слоем, предотвращающим попадание кислорода в систему отопления, не подвержена эрозии, коррозии и влиянию добавок в бетоне. Снаружи труба покрыта дополнительным слоем от механических повреждений.
Известно три основных промышленных способов сшивки полиэтилена, в зависимости от которых сшитый полиэтилен индексируется соответствующей литерой. Это пероксидный, силановый и радиационный процессы сшивания. В европейских стандартах приняты обозначения соответственно: PEX-A, PEX-B, PEX-C.
Сравнительные характеристики труб PEX-A, PEX-B, PEX-C:
| Показатель | PEX-A | PEX-B | PEX-C |
| Метод изготовления трубы | Пероксидный (метод Энгеля) | Силановый | Радиационный |
| Условия сшивки | Высокая температура, полимер находится в расплавленном состоянии (аморфен в процессе экструзии) | В горячей воде, твердообразное состояние (сшивка – после экструзии) | Температура окружающей среды, твердообразное состояние (сшивка - после экструзии) |
| Степень сшивки, % | 80 – 85 | ||
| Молекулярная связь | С – С | -Si-O-Si | С – С |
| Однородность структуры | Однородная | Менее однородная | Менее однородная |
| Ограничения в производстве диаметров труб | Неограниченно | Ограничено d 40-63 из-за большой жесткости трубы | Ограничено d 32 из-за технологической невозможности «прошить» толстостенную трубу |
| Скорость производства | Низкая | Высокая | Высокая |
| Себестоимость изготовления материала | Высокая | Очень низкая | Низкая |
| Эластичность трубы | Очень эластичные | Жесткие | Эластичные |
| Память на восстановление при изломах | Высокая | Плохая | Средняя |
| Чувствительность к гидролизу | Нет | Да | Нет |
| Стойкость к высоким температурам | Высокая | Высокая | Низкая |
| Стойкость к низким температурам | Высокая | Низкая | Средняя |
| Стойкость к долговременному влиянию высокого давления | Высокая | Высокая | Средняя |
| Стойкость к механическим повреждениям | Высокая | Средняя | Средняя |
| Возможности применения систем соединений. Что требуют развальцовки трубы | Есть | Отсутствует из-за образования микротрещин на месте развальцовки | Есть |
| Экологические характеристики материала | Не имеет токсических выделений. Имеет международный экологический сертификат ISO 14001. Применяется даже в фармакологической промышленности. | Насыщенный раствор силана при контакте с оловянными сплавами выделяют метанол. Материал не упоминается в списке с положительными экологическими характеристиками. | Материал внесен в список с положительными экологическими характеристиками. |
2 – Теплоизоляционный материал (маты), техническая пленка, арматурная сетка
- Экструзионный (экструдированный) вспененный полистирол (например - ПЕНОПЛЭКС®). Теплоизоляционный материал ПЕНОПЛЭКС®, специально применяемый для систем водяного теплого пола, может варьироваться по толщине в зависимости от архитектуры отапливаемого помещения: δ = 30 – 100 мм.
- Арматурная сетка предназначена для фиксации трубы теплого пола, обычно используется сетка с размерами ячейки 100 х 100 мм, 100 х 50 мм
- Техническая пленка плотностью 200 мк
3 – Завязки для труб водяного теплого пола (крепежная проволка)
| Применяются для крепления трубы теплого пола к арматурной сетке. Изготовлены из стали. |
4 – Демпферная лента из пористого полиэтилена с клейкой основой для крепления к стене и изоляции
| Укладывается по периметру отапливаемого помещения. Предназначена для разделения отопительного бесшовного пола от прилегающих конструкций, обеспечивает компенсацию термических напряжений. Не содержит фтористо-хлористых соединений углерода (FCKW), допускает вторичную переработку |
5 – Направляющая для трубы
| Предназначена для отвода под углом 90° системных труб водяного теплого пола при прокладке через перекрытие или при вводе труб в шкаф распределительного устройства.. Обеспечивает изгиб труб на 90 градусов от коллектора. Изготавливается из ударопрочного искусственного материала, либо из оцинкованной стали. |
6 – Стяжка
| Заливается поверх труб водяного теплого пола. В стяжку рекомендуется добавлять “цементную добавку” для гомогенизации и увеличения уровня теплопроводности. Расход: около 0,2 л/кв.м. при толщине бетонного слоя 70 мм. Высыхание стяжки в течение 21 дня. |
7– Блок управления системой водяного теплого пола
Обеспечивает распределение теплоносителя, управление его параметрами и регулирование всей системы напольного отопления. Состоит из нескольких элементов
8 – Коллектор системы водяного теплого пола
| Выполняет функцию распределения теплоносителя по контурам.Оборудован регулируемыми расходомерами. Изготавливается из «хирургической» нержавеющей стали. В подводящую магистраль встроено по одному верхнему счетчику на каждый отопительный контур, позволяющему точно и удобно отрегулировать расход воды, не пользуясь инструментами. Через смотровое окошко можно проверять объем протекающей воды. Диапазон значений индикатора - от 0,5 до 5,0 л/мин. Регулирующий вентиль (показатель КVS = 0,91 м3/ч) можно перекрывать. |
9 – Комплект шаровых кранов для системы водяного теплого пола
| Подключение (отключение) магистральных труб и системы водяного теплого пола. Состоит из 2 шаровых кранов 5/4" х 3/4" с никелированным покрытием. |
10 – Сервопривод
| Соединен непосредственно с регулятором температуры в отапливаемом помещении. Выполняет функцию закрытия/открытия отопительного контура, имеет два положения: «полностью открыт»/«полностью закрыт». Штекерное подлючение к распределителю отопительного контура (включен в объем поставки). Оптическая индикация функционирования и контроль согласования. |
11 – Соединитель для системы водяного теплого пола (евроконус)
| Предназначен для присоединения трубы теплого пола к коллекторам. Состоит из: опорной втулки с «евроконусом», зажимного кольца из искусственного материала и латунной накидной гайки 3/4" с никелированным покрытием. |
12 – Насосно-смесительный блок
| Предназначен для децентрализованной автоматической стабилизации температуры воды в подающем трубопроводе в системах отопления пола большой площади в жилых помещениях, например, в коттеджах на одну семью, в собственных квартирах и т.д. Выполняет функцию регулирования (в зависимости от наружной температуры) температуры в прямой магистрали за счет подмешивания воды из обратной линии. Состоит из следующих компонентов:
|
13 – Коллекторный шкаф
| Предназначен для размещения распределителя отопительного контура и центрального узла для регулирования температуры нагрева для отдельных помещений состоит из:
|
Заключение
На сегодняшний день известно много способов отопления помещений. Система, используемая для подогрева полов, предстала на рынке сравнительно недавно, но уже успела занять свое прочное место. Если раньше позволить себе такую функцию могли только состоятельные люди, то сейчас она стала более доступна. Эта система отопления удобна, прежде всего, тем, что она обеспечивает теплопередачу по всему помещению. Способы подогрева делятся между собой на два основных типа: подогрев посредством горячей воды и посредством электроэнергии.
У каждого из этих способов есть как положительные, так и отрицательные стороны. Среди достоинств первого способа подогрева, при помощи циркуляции горячей воды (водоциркуляционный способ), можно рассматривать, прежде всего-то, что этот способ является самым простым в установке и употреблении. Суть заключается в том, что под полом проводятся трубы, по которым протекает горячая вода и обеспечивает постоянную теплую температуру в доме. Ставится соответствующая запорная арматура. Горячая вода может поступать как из центрального источника отопления, так и из автономного источника нагрева воды. Но этого способа есть несколько существенных минусов.
Прежде всего, при большой площади прокладки труб, воды в центральной системе отопления может не хватать для обеспечения циркуляции по всему периметру. Также, существует опасность того, что трубы могут лопнуть. Вторым способом является отопление посредством электричества. Как правило, нагревающим элементом в такой системе являются электрические кабели. Эта система представляет собой автономное решение, независимое от параметров отопления, а также представляет собой более безопасную альтернативу. Минусами же можно считать высокое энергопотребление, и соответственно, большие затраты для обеспечения отопления в помещениях.
Согласно современным стандартам звездной классификации французских гостиниц, которая, между прочим, считается образцовой для многих стран, даже в отелях категории одной звезды должно быть предусмотрено отопление. Каким бы экстравагантным ни был современный турист, он в любом случае потребует от гостиничных апартаментов тепла и уюта. Даже популярные сегодня эко-отели, которые заботятся о сохранности природных ресурсов, не оставляют своих гостей без отопления. Помещения в экологических гостиницах могут обогреваться при помощи солнечных батарей или камина. Ряд гостиниц вынужден заботиться о создании отдельной системы отопления. Практически все отели, за исключением мини-гостиниц и хостелов, которые могут входить в состав жилого комплекса, располагаются в отдельно стоящих зданиях. Многие загородные гостиничные комплекса предлагают своим гостям забронировать номер в отдельно стоящем домике или снять коттедж целиком. Вопросы отопления коттеджа сегодня непосредственном образом затрагивают не только интересы владельцев офисов, магазинов, ресторанов, но также и отельеров.
Сегодня отапливать отдельно стоящее здание коттеджа можно самыми различными способами. Пятизвездочные отели могут предусмотреть в апартаментах полы с подогревом и камины. Для отопления коттеджей многие владельцы устанавливают котлы, бойлеры или радиаторы. Можно также попробовать применить тепловые панели. При продумывании системы отопления для отеля важно обратить внимание на такие показатели, как экономичность и санитарно-гигиенические нормы. Высокий показатель экономичности позволит снизить расходы на установку отопительных систем и их дальнейшую эксплуатацию. Для гостиничных учреждений вопросы о противопожарной безопасности сегодня как никогда актуальны, поэтому отопительный прибор не должен являться источником потенциального возгорания.
Список использованной литературы
1. http://ru.wikipedia.org/
2. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. Система нормативных документов в строительстве. Строительные нормы и правила. Москва. 2004.
3. Ляпина И.Ю., Игнатьева Т.Л., Берукова С.В. Материально-техническая база и оформление гостиниц и туркомплексов. М.: Академия, 2008.
4. http://www.prohotel.ru/text-187339/0/