Применение современных материалов для трубопроводов в системах водоснабжения и водоотведения

Оглавление
Введение……………………………………………………………………….….3
1. Трубы из сшитого полиэтилена………………………………………..….….5
2. Система внутренней канализации…………………………………….……...6
3. Описание……………………………………………………………………….6
4. Практика использования полимерных трубопроводов……………………13
Заключение…………………………………………………………….………..19
Список используемой литературы…………………………………….………20
Введение
Актуальность. Времена типовых застроек в России уже закончились – сегодня мы видим реализацию всё более сложных проектов. В жилищном строительстве всё чаще осуществляются смелые современные идеи, воплощение которых невозможно без передовых технологий. Перед проектировщиками и исполнителями заказов ставятся всё более сложные задачи: разнообразные требования заказчиков к решению технических заданий и качества выполняемых работ. Поэтому материал, выбираемый проектировщиком, должен соответствовать требованиям поставленной перед ним задачи. В первую очередь это относится к внутренним инженерно-техническим системам зданий, которые должны отвечать высоким требованиям безопасности, надежности и экологичности.
Целью исследования является изучение современных материалов систем водоснабжения и водоотведения, трубопровода.
Сегодня на рынке существует огромное разнообразие материалов для монтажа трубопроводов и уже накоплен достаточно большой опыт по их применению. Наибольшее распространение (ввиду небольшой стоимости, простоты и скорости монтажа, а также длительного срока службы) получил полипропилен PR-R 80. Высокая химическая стойкость при высоком давлении, а также изначальная однородность материала привели к широкому распространению этого полимера в жилищном строительстве, химической, пищевой и перерабатывающей промышленности. Основное требование к трубам из полипропилена – обязательный расчёт компенсации линейного расширения при нагревании и сжатии при охлаждении и обязательная установка неподвижных опор.
Исходя из вышесказанного в качестве предмета исследования, мы рассмотрим современные материалы водоснабжения и водоотведения.
Объектом исследования является водоснабжение и водоотведение.
Задачи:
- рассмотреть виды труб из сшитого полиэтилена;
- изучить систему внутренней канализации;
- изучить использование полимерных трубопроводов на практике.
1. Трубы из сшитого полиэтилена
Применение труб из сшитого полиэтилена PE-X и «металлопластика» ( PE-X-AL-PE-X) было бы невозможно без высоких технологий как в производстве, так и при монтаже. Преимущества этих труб состоят в высоких эксплуатационных характеристиках их материала, универсальности (применяются в системах отопления, горячего и холодного водоснабжения), быстроте и технологичности монтажа. Одна из основных областей применения труб PE-X и PE-X-AL-PE-X – Устройство системы «тёплый пол». Использование пресс-соединений при монтаже сводит к минимуму влияние человеческого фактора, что повышает надёжность системы в целом. Возможность получения неразборного пресс-соединения позволяет осуществлять скрытую прокладку в конструкциях стен и потолков.
При использовании труб PE-X и PE-X-AL-PE-X в системах высокотемпературного отопления следует помнить, что для обеспечения компенсации линейных расширений и уменьшения тепло потерь трубы необходимо прокладывать либо в гофрированном шланге, либо в теплоизоляции. При невозможности использовать полимерные трубы (системы отопления свыше 90˚С и давлении свыше 25 бар) применяются медные, которые позволяют транспортировать не только воду и воздух, но и различные виды топлива, газ и масла, используемые в промышленности. В первую очередь это обусловлено высокой химической чистотой чистой меди и специальной антикоррозийной защитой внутренней поверхности. Для соединения медных труб используются бронзовые и медные фитинги под пайку и пресс-фитинги. Возможно также применение фитингов компрессионного типа.
2. Система внутренней канализации
При монтаже систем внутренней канализации обычно используются трубы и фитинги из трудновоспламеняемого полипропилена (PP) или из так называемого серого чугуна с высоким содержанием графита. Полипропиленовая канализация нашла широкое применение при массовых застройках, а чугун нового поколения устанавливается там, где к объектам предъявляются повышенные требования к пожаробезопасности, условиям эксплуатации и сроку службы. При прокладке наружных систем кроме традиционных чугунных труб всё чаще используются полиэтиленовые, а также двухслойные гофрированные трубы из полипропилена. Что касается последних, то двухслойная конструкция позволяет снизить стоимость труб, а полипропилен – обеспечить высокие технические и эксплуатационные показатели трубопровода.
3. Описание
Многообразие трубных систем, с одной стороны, позволяет каждому потребителю найти оптимальный вариант системы, с другой стороны, инвариантность порождает дополнительные трудности, поскольку выбор того или иного материала должен основываться на определённых знаниях и опыте. И поэтому оптимальным является такое решение, которое учитывает, по возможности, все факторы на этапах проектирования, строительства и эксплуатации конкретного объекта.
Вопрос организации систем отопления и водоснабжения в буквальном смысле проходит сквозь трубы. Эксплуатационные особенности труб из разных материалов определяют специфику их применения. Для того чтобы водопроводная вода попала в наши хорошо отапливаемые дома, требуется проведение целого комплекса сложных инженерно-технических мероприятий. От успешности их проведения зависит, сколько лет прослужит система трубопровода, чем и как часто будет вызываться необходимость ее ремонта, а также насколько чистой, вкусной и полезной будет вода, которой мы пользуемся.
Технологические решения для систем отопления, горячего и холодного водоснабжения поражают своим разнообразием. Сегодня на этом рынке представлены трубы:
• стальные;
• медные;
• чугунные;
• полимерные;
• керамические.
Каждый из этих видов труб характеризуется своими физико-техническими и эксплуатационными свойствами. Выбор труб того или иного вида определяется их будущим назначением, а также способом укладки.
Сравнительные характеристики труб из разных материалов
Материал Способ монтажа Достоинства Недостатки Область применения
Сталь Основной способ сварка Высокая прочность и пластичность, способность выдерживать большое внутреннее давление, небольшой (по сравнению с чугунными) вес Подверженность коррозии, способствуют увеличению количества ионов железа в воде; относительно небольшой срок службы Системы водоснабжения и отопления
Медь Сварка и пайка Антибактериальные свойства, способность выдерживать высокое давление и температуру, низкий коэффициент теплового расширения, выдерживают циклы заморозки /разморозки, широкий (от -20 до +500 С) диаметр рабочих температур Более высокая по сравнению с другими материалами стоимость, высокая теплопроводность Системы водоснабжения и отопления, газоснабжение, кондицианированиеЧугун В зависимости от области применения: с помощью раструбов, фланцевых креплений, фасонных деталей, зачиканиваниеКоррозийная стойкость к воде, бытовым и технологическим стокам, неизменность во времени свойств материала, долговечность, низкий коэффициент расширения, пожаробезопасность, невысокая стоимость Хрупкость, необходимость тщательного подбора основания, значительная масса, сложность изготовления труб малых диаметров, поставка прямыми отрезками небольшой длины Системы водоснабжения и отопления, канализационные системы
Полимеры Раструбные, сварные и клеевые соединения Высокая коррозийная и химическая стойкость, долговечность, устойчивость к образованию отложений, низкая теплопроводность, малый вес, простота монтажа, пожаробезопасность, экологическая чистота, изоляция шума протекающей воды Имеются строгие ограничения по рабочему давлению для полимерных тру: оно напрямую зависит от рабочей температуры и диаметра трубы Системы водоснабжения и отопления, вентиляции и кондиционирования, трубопроводы для подачи сыпучих, газообразных и жидких веществ
Керамика Уплотняются битуминизиро-ванной или смоляной пеньковой прядью с последующим обустройством вокруг шва замка из цементного раствора или асфальтовой мастики Долговечность, устойчивость к перепадам температуры, воздействию химических веществ, трению, не подвержены коррозии, водонепроницаемость и герметичность, стойкость, к сейсмическим явлениям, экологическая чистота Хрупкость, необходимость дополнительных мер предосторожности при транспортировке и укладке, большой вес, малая длина, ограниченный диапазон рабочего давления Канализационные системы, дренаж, микротоннелирова-ниеБольшой интерес для современного строительного рынка представляют предварительно изолированные трубы. В основе их конструкции лежит стальная труба (черная или оцинкованная), покрытая теплоизоляционным пенополиуретановым слоем и оцинкованной/полиэтиленовой трубой-оболочкой. Использование труб такого типа в конструировании трубопроводов позволяет решить сразу два вопроса: защитить поверхность трубы от воздействия на нее грунтовых вод и влажной почвы и обеспечить ей надежную теплоизоляцию.
При использовании ПИ-труб наблюдается девятикратное снижение эксплуатационных и трехкратное снижение ремонтных затрат. Срок гарантийной службы при этом увеличивается до 30–40 лет. Тепловые потери при использовании ПИ-труб снижаются с 45 % (при использовании простых стальных труб) до 2 %.
Главный инженер УП «Минсккоммунтеплосеть» Владислав Левин отмечает, что в последние годы в Беларуси, равно как и на всем постсоветском пространстве, наиболее широко применяются предварительно изолированные стальные трубы. В Беларуси имеется несколько представительств зарубежных производителей таких труб. Есть и свое производство. Это такие фирмы, как «Изолиткоммунпром», «Химтермосинтезбел».
Помимо предварительно изолированных стальных труб активно используется труба из сшитого полиэтилена типа «Изопрофлекс», также предизолированная. Белорусские производители труб такого вида есть в Бресте, в Смолевичах. Труба этого типа применяется для горячего водоснабжения.
Безусловно, технические и санитарные требования для водопроводов различаются в зависимости от назначения последних. Так, в целях питьевого водоснабжения применяются, как правило, стальные, медные, чугунные и пластиковые трубы. При этом главным фактором, свидетельствующим о пригодности труб из того или иного материала для обустройства водоснабжения, является их реальное соответствие санитарно-техническим требованиям и стандартам.
Наиболее предпочтительный материал для внутренних водопроводных систем – медь. Медные трубопроводы как никакие другие способны к длительной и бесперебойной работе, дезинфицируя при этом проходящую воду. Экономическая выгода – не последнее, на что обращают свое внимание при выборе строительного материала. В случае с медными трубами первоначальные затраты постепенно окупаются успешной многолетней эксплуатацией водопровода из этого материала. По сути, медный водопровод служит до тех пор, пока стоит здание, в котором он проложен. При этом не требуется замена участков водопроводной цепи, т.к. материал не подвержен коррозии и загрязнению.
«В то же самое время, – отмечает главный инженер УП «Минсккоммунтеплосеть», – во главу угла следует ставить экономическую целесообразность. Медный трубопровод во много раз дороже пластикового. С точки зрения долговечности они примерно сопоставимы друг с другом. Лично мое мнение: не стоит переплачивать за медный водопровод, если возможно использовать пластиковый. Но, конечно, если есть и желание, и деньги, можно установить медный водопровод в своем доме».
Следует отметить, что не меньший интерес для потребительского рынка сегодня представляют трубы из полимерных материалов. Изготовление трубопровода из полимеров потребует значительно меньших усилий, чем монтаж водопроводной системы с использованием металлических труб.
Понятие «полимерные трубы» широкое и охватывает несколько видов труб:
• поливинилхлоридные (ПВХ) – холодное и горячее водоснабжение, канализационные системы;
• полипропиленовые (PP) – холодное и горячее водоснабжение, технологические трубопроводы, отопление, подача воздуха;
• полиэтиленовые (PE) – водоснабжение, водостоки, канализационные системы;
• сшитые полиэтиленовые (PEX) – системы водоснабжения и отопления;
• полибутиленовые (PB) – системы водоснабжения и отопления;
• металлопластиковые (PEX-AL-PEX) – системы водоснабжения и отопления.
Полимерные трубы, обладая высоким уровнем теплоизоляции и устойчивостью к коррозии, вместе с тем не всегда могут быть проложены в траншеях без дополнительной защиты ввиду их невысокой механической прочности.
4. Практика использования полимерных трубопроводов
Владислав Левин отмечает, что прокладка таких трубопроводов осуществляется по определенной технологии. Разработанная методика позволяет учесть все особенности этих труб. Таким образом, жизнестойкость трубопроводов не снижается, и уровень безопасности применения также остается высоким. Как и в случае с традиционными железобетонными каналами, сначала отрывается траншея. Сам трубопровод укладывается в специальном сеяном песке. В тех местах, где невозможно осуществить укладку по такому способу (вблизи фундаментов зданий, игровых площадок, стадионов, территорий больниц и других объектов социальной значимости), предусматривается прокладка трубопровода в канале. Это необходимо как для защиты самой трубы от механического воздействия и сверхнормативных нагрузок на поверхность земли в этом месте, так и для предотвращения выхода воды на поверхность и защиты людей.
Обустройство трубопровода из полимерных материалов подразумевает получение дополнительной экономической выгоды: стоимость материала невысока, ремонт такого трубопровода не вызывает особых сложностей, а для стартовой промывки при запуске водопроводной системы достаточно одного прогона воды (к примеру, стальной водопровод потребует для своей промывки трех прогонов чистой воды).
Применение предварительно изолированных полимерных труб не гарантирует, однако, моментальной выгоды в многократном размере.
По мнению Владислава Левина, эффекта моментальной выгоды действительно нет. Труба типа «ПИ» дороже, даже несмотря на то, что прокладка стальной трубы по старой технологии предусматривала обустройство бетонного желоба-фундамента и подвесной изоляции. Но следует обращать внимание и на другую сторону медали: надежность материала, удобство монтажа и эксплуатации, эстетичный внешний вид. И в этих вопросах ПИ-труба предпочтительнее. Прошли те времена, когда на повестке дня стоял вопрос исключительно экономической целесообразности.
Сегодня на балансе у нашего предприятия находится более 650 км сетей, и из них порядка 200 км – трубы «нового поколения», предварительно изолированные: как полиэтиленовые ПИ-трубы, так и стальные. Это перспективно, и задача сегодняшнего дня состоит во внедрении таких технологий при модернизации и прокладке трубопроводов.
Таким образом, лучшим вариантом для прокладывания траншейных трубопроводов на сегодняшний день являются предварительно изолированные стальные трубы. Большинство работ по модернизации старых и прокладке новых траншейных трубопроводов ведется с использованием ПИ-труб.
Как известно, время – эквивалент денег, и от скорости работы напрямую зависит тот ее объем, который может быть выполнен за единицу времени. Монтаж систем отопления и водоснабжения – не исключение в этом правиле. Одним из действенных шагов на пути к сокращению времени обустройства водопровода явилось внедрение системы быстрого монтажа водопроводных труб.
Реальную экономию времени можно получить лишь путем грамотной оптимизации рабочего процесса, его упрощения и внедрения новых технологий. Суть системы быстрого монтажа – в поэтапной технологии соединения пластиковых водопроводных труб с помощью фитинга (раструба). Весь процесс состоит из трех простых действий:
1. Отрезания участка трубы необходимой длины. Сделать это можно с помощью обычного монтажного резака либо профессиональных ножниц, отрезающих материал под определенным углом.
2. Снятие фаски калибратором. Простой и надежный профессиональный инструмент позволяет выполнять эту работу с обеих сторон кромки трубы в несколько движений.
3. Скрепления нескольких отрезков трубы специальным соединительным элементом – фитингом. Монтаж трубы в фитинг прост и надежен – фиксационный элемент крепко удерживает торец трубы. Соединение, выполненное с помощью подобного фитинга, характеризуется абсолютной герметичностью и монолитностью.
Зачастую такие соединительные фитинги универсальны. Они могут быть смонтированы с трубами разных типов: с металлопластиковыми либо полимерными трубами из сшитого полиэтилена. Помимо фитингов для прямых и поворотных участков пути могут быть использованы иные модификации соединительных элементов: муфты, клапаны, отводы, колена, тройники, заглушки, зажимы.
Полимер, используемый при изготовлении соединительных фитингов и труб, обладает рядом свойств, делающих его уникальным в своем роде продуктом. Так, полностью исключается возможность проникновения внутрь соединения кислорода. Свойства материала позволяют эксплуатировать его в широком температурном диапазоне. Некоторые виды полимеров обладают способностью восстановления своей формы, если та была нарушена вследствие термических либо механических воздействий.
В целом элементы современных систем быстрого монтажа обладают рядом неоспоримых плюсов. Составные части системы устойчивы к коррозионным воздействиям. Такая устойчивость гарантирует отсутствие благоприятных условий для размножения бактерий. Помимо этого, материал не подвержен коррозии вследствие воздействия химически активных веществ, строительных материалов и растворов. Это позволяет использовать его в водопроводных системах внутристенной прокладки.
Удобство монтажа внутренних водопроводов с помощью полимерных труб заключается также в отсутствии необходимости дополнительного утепления и изоляции участков системы. Зачастую такие трубы уже имеют изоляцию в виде гофротрубы либо вспененного полиэтилена.
Из представленных сегодня на рынке вариантов вышеперечисленными свойствами обладают трубопроводные системы plomyCLICK, Ekoplastik, Gallaplast и др., использующие PPR-материал в качестве основного для обустройства водопроводов.
Соединение соседних участков водопровода из полимерных материалов может быть осуществлено и другими способами. Среди них – резьбовое крепление (применяется, как правило, при переходах между полимерными и металлическими участками), клеевое соединение, температурная сварка.
– Помогают сэкономить время и ресурсы и другие инновационные технологии, применяемые сегодня при обустройстве систем водоснабжения и отопления, – отмечает Владислав Левин. – Так, уже давно и успешно применяются приборы учета воды, пластинчатые водонагреватели, частотные регулируемые приводы.
Нужно добавить, что вот уже несколько лет используются котельные установки на местных видах топлива. Это топливная щепа, торф, солома. Довольно широко подобные технологии применяются в сельской местности. Там, где ранее в качестве топлива использовался покупной российский газ, переходят на его замещение местными видами топлива. Все эти мероприятия направлены на энергосбережение и обеспечение энергетической безопасности нашей страны.
Современные технологии позволяют минимизировать наличие вредных веществ в производственном цикле. Полимерные водопроводные системы характеризуются стопроцентной экологической чистотой входящих в их состав элементов. Благодаря этому возможно использование пластиковых трубопроводов не только на промышленных предприятиях, но и в жилых домах, медицинских учреждениях, образовательных и культурных заведениях. Более того, пластик неприхотлив к условиям окружающей среды.
Трубопроводные системы из полимеров используются сегодня для подачи и распределения горячей и холодной воды в водопроводных и отопительных системах различных типов, для подачи воздуха и кондиционирования. Помимо этих основных сфер возможно их применение для подачи и распределения различных сыпучих, газообразных и жидких материалов. Использование полимерных материалов в целях водоснабжения жилых зданий, общественных учреждений и производственных помещений предполагает применение термоустойчивых труб.
Возможность применения полимерных труб в отопительных сетях определяется предварительно, путем расчета рабочих параметров и сопоставления технических показателей водопроводной системы и отопительной сети. При этом должна быть учтена определенная зависимость между давлением и температурой, при которой гарантируется исправное функционирование системы.
Современные системы отопления, смонтированные с применением полимерных труб, зачастую предполагают возможность избирательной регулировки напора и температуры подаваемого теплоносителя. Принимая во внимание этот факт, главный инженер УП «Минсккоммунтеплосеть» Владислав Левин подчеркивает: «Возможность обустройства регулируемого отопления – прерогатива исключительно домов новой постройки. Модернизация существующих централизованных систем отопления в старых домах сопряжена с серьезными капиталовложениями. Помимо этого, сам рабочий процесс не представляется возможным: придется вмешиваться в существующую систему отопления и железобетонные конструкции дома. Все это может привести к нарушению нормального функционирования здания. Кроме того, в Беларуси еще не решен до конца вопрос о заключении договоров на поставку тепловой энергии между жильцами домов и энергоснабжающими организациями напрямую».
Использование в процессе обустройства трубопроводов полимерных труб предполагает проведение тщательных расчетов на всех рабочих этапах. Правильно запланированные на стадии проектирования схемы прокладки труб, выбранные способы изоляции и защиты, а также решения по компенсации расширения материала – залог долговечной и надежной системы отопления либо водоснабжения.
По словам Владислава Левина, порядок прокладки таких трубопроводов неизменен, как и в случае с монтажом традиционных трубопроводов и железобетонных каналов. Сначала следует обоснование экономической и технической целесообразности, затем – разработка проекта и только после этого – собственно прокладка сети либо ее модернизация. В случае четкого выполнения действующих нормативно-технических актов не должно возникать никаких сложностей и противоречий.
Заключение
Сегодня на рынке существует огромное разнообразие материалов для монтажа трубопроводов и уже накоплен достаточно большой опыт по их применению.
Современные технологии позволяют минимизировать наличие вредных веществ в производственном цикле. Полимерные водопроводные системы характеризуются стопроцентной экологической чистотой входящих в их состав элементов. Благодаря этому возможно использование пластиковых трубопроводов не только на промышленных предприятиях, но и в жилых домах, медицинских учреждениях, образовательных и культурных заведениях. Более того, пластик неприхотлив к условиям окружающей среды.
Технические и санитарные требования для водопроводов различаются в зависимости от назначения последних. Так, в целях питьевого водоснабжения применяются, как правило, стальные, медные, чугунные и пластиковые трубы. При этом главным фактором, свидетельствующим о пригодности труб из того или иного материала для обустройства водоснабжения, является их реальное соответствие санитарно-техническим требованиям и стандартам.
Рассмотрев вышесказанное, мы можем прийти к выводу, что промышленный прогресс благоприятно повлиял на общие очертания применяемых материалов для различного рода трубопроводов. И с каждым годом растет разновидность материалов и вспомогательных товаров. Кроме того, в ближайшем будущем прогресс позволит во много раз улучшить, и сделать более качественной системы трубопроводов, канализации и водоснабжения.
Список используемой литературы
Бухин В. Е. Современная экология и трубопроводы. Трубопроводы и экология, № 2, 2003, с. 2.
Устюгова О. В. Трубопроводы из полимерных материалов: качество, надежность, долговечность. Трубопроводы и экология, № 3, 2003, с. 3–4.
Ширяев В. А. О практике применения труб из полимерных материалов в инженерных сетях. Трубопроводы и экология, № 2, 2003, с. 5–6.
vodosnabzhenie_i_kanalizaciya-b25.0/sovremennie_truboprovodi_dlya_sistem_vodosnabzheniya_i_otopleniya-t32056.0.html