Онлайн-калькулятор компенсации тепловых удлинений ПП-труб

Изменение длины труб в зависимости от температуры их нагрева (тепловое линейное расширение) – явление, которое в обязательном порядке следует учитывать при проектировании трубопроводов инженерных систем. Для полимерных труб это особенно актуально. Отсутствие компенсирующих элементов или их недостаточная способность «гасить» увеличение либо уменьшение длины трубопроводов на практике оборачивается искривленными трубами, оторванными кронштейнами, опасными механическими напряжениями в конструкционном материале. Воспользуйтесь нашим онлайн-калькулятором компенсации тепловых удлинений полипропиленовых труб.

Расстояние между опорами в зависимости от температуры воды в трубопроводе

Номинальный наружный диаметр трубы, мм	Расстояние, мм
	20°С	30°С	40°С	50°С	60°С	70°С	80°С
16 20 25 32 40 50 63 75 90	500 600 750 900 1050 1200 1400 1500 1600	500 600 750 900 1000 1200 1400 1500 1600	500 600 700 800 900 1100 1300 1400 1500	500 600 700 800 900 1100 1300 1400 1500	500 550 650 750 850 1000 1150 1250 1400	500 500 600 700 800 950 1150 1150 1250	500 500 550 650 750 900 1000 1100 1200

При проектировании вертикальных трубопроводов опоры устанавливаются не реже чем через 1000 мм для труб наружным диаметром до 32 мм и не реже чем через 1500 мм для труб большого диаметра.

Своды правил по проектированию и строительству СП 40-101-96

Линейное расширение стальных труб отопления

Температурное расширение и удлинение трубопровода из различных материалов.

Есть такая вещь, как компенсаторная петля (Круглая и П,Г-образные самодельные компенсаторы), служит как раз для компенсации расширений и сужений труб при нагревании!

Для системы отопления чтобы минимизировать температурное расширение используют армированные трубы и не трудно догадаться, что полипропилен с алюминием меньше всего расширяется.

Сформулируем первое правило монтажа: для трубопроводов, подвергающихся значительным нагреваниям, нужно выбирать трубы с наименьшим температурным расширением, как правило, это трубы, армированные алюминиевой фольгой.

В подвижных опорах при температурном удлинении труба не зажимается в креплении, поэтому может передвигаться (скользить) вдоль продольной оси. Трубопроводы, чаще всего, можно спроектировать таким образом, что все опоры будут подвижными и при этом не будет проседания стояка. Кроме того, подвижные опоры более всего подходят для выполнения второго правила монтажа — «свободного отвода».

Правило «свободного отвода» подразумевает, что во многих случаях при тройниковой и коллекторной прокладке трубопроводов можно закрепить ответвления магистралей таким образом, что при изменении температуры они будут свободно перемещаться в подвижных опорах и никакого другого решения компенсации удлинения не потребуется. Учитывая то обстоятельство, что современное сантехническое оборудование, чаще всего, подключается к трубопроводу посредством гибких шлангов, сделать «свободные отводы» не составит особых проблем.

При прокладке трубопровода в шахтах и каналах необходимо предусмотреть варианты компенсации линейного удлинения трубы в месте ответвления. Такую компенсацию можно обеспечить: оптимально разместив стояк в шахте (как можно дальше отодвинув стояк от стены, тем самым увеличить плечо изгиба); увеличив размер отверстия в шахте или канале для свободного движения в нем отвода; создав прямой или Г-образный участок отвода компенсационной длины.

Необходимо следить за тем, чтобы ответвления труб имели достаточную возможность упругого изгиба соответственно линейному удлинению стояка. При прокладке в шахтах и каналах необходимо устанавливать точки жесткого крепления не более чем через 3 метра. В случае значительных изменений длины трубопровода между точками жесткого крепления, необходимо предусматривать специальные компенсаторы линейного удлинения, как и при открытой прокладке.

Но пусть вас сильно не пугает необходимость математических расчетов. Во-первых, формула не такая уж страшная. Во-вторых, необходимость в расчете компенсаторов возникает, чаше всего, при применении неармированных полипропиленовых труб для транспортирования горячих жидкостей. А если использовать армированные трубы, то приращение длины трубопроводов не будет большим, армированная труба имеет удлинение в 5 раз меньше, чем неармированная. В-третьих, можно использовать петлевые компенсаторы и устанавливать их на прямых участках трубопровода. Важно, чтобы они были от того же производителя, что и трубы. В-четвертых, если вы занимаетесь ремонтом квартиры и делаете полимерный трубопровод с подключением к старому стальному стояку, то правило «свободного отвода» избавит вас от необходимости в компенсаторах.

Использование на длинных трубопроводах с большим линейным удлинением компенсаторов, это третье правило монтажа полимерных труб. Чаще всего, П- и Г-образные компенсаторы получаются автоматически, при обходе трубой различных строительных конструкций. Если магистраль прямая и длинная, то компенсаторы в ней нужно заранее запроектировать как на стояках, так и на отводах.

Последний вариант компенсаторов — «змейка», чаще всего, используется для металлопластиковых труб, которые изначально поставляются свернутыми в бухту. При монтаже этих труб не нужно стараться выпрямить их в натянутую струну, а наоборот, устанавливать их заведомо «кривыми». Кстати, это одна из причин, по которой металлопластиковые трубы прячут в закрытые ниши. Трубопровод, смонтированный вкривь и вкось, выглядит не очень эстетичным, зато в нем гасятся все линейные удлинения и не нужно высчитывать хорды змейки. Однако при использовании правила «свободных отводов» трубу можно выпрямить, что придаст магистрали более привычный вид и избавит, при осмотре системы от ощущения, что ее смонтировали «по пьяни».

Вопрос теплового расширения полимерных трубопроводов во многом решается правильным использованием опор и выбором конфигурации трубной разводки. Нужно создать как можно более гибкую эластичную систему с минимумом жестких коротких узлов, имеющих малую способность к деформации. При размещении труб на стенах и потолках не рекомендуется использовать неподвижные опоры. Для потолочных креплений хорошим решением являются опоры с ремешком. Количество поддерживающих опор должно быть небольшим, предпочтение надо отдавать специальным пластмассовым опорам (рис. 30), которые не повреждают поверхность трубы. Тем не менее рекомендуется использовать подвижные пластиковые опоры с интервалом 20–30 диаметров трубы. Неподвижными опорами, как правило, фиксируют тяжелые трубные узлы или тяжелые элементы трубопровода, не имеющие собственных креплений (например, фильтры или краны). Во всех случаях необходимо продумать совместное размещение фитингов и подвижных опор: при линейном удлинении трубы, фитинги не должны будут упереться в буртики опор. И другой случай, если подвижные опоры разместить с обеих сторон от фитинга вплотную к нему, то такой способ монтажа превращает это место крепления в неподвижную опору.

Почему нужно использовать трубы армированные стекловолокном

Но выбирая в качестве материала для выполнения магистрали для горячего водоснабжения и отопления полипропилен, при сборке трубопровода необходимо учитывать коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб .

Значение коэффициента теплового увеличения

Сразу необходимо заметить, что не армированные изделия обладают более высоким коэффициентом теплового расширения, если сравнивать их с армированными видами. Это тоже нужно принимать во внимание.

Если не учитывать коэффициент теплового увеличения полипропиленовых трубопрокатов, то под влиянием температуры могут вырвать крепежные клипсы, а на прямом участке магистрали появляется синусоидальное деформирование.

В таком участке собирается воздух и снижается пропускная функция. В обогревательной сети при этом понижается температура батарей, и ломаются соединения.

Не армированные изделия имеют коэффициент теплового расширения 0,1500 мм/мК, а у полипропиленовых трубопрокатов армированных стекловолокном составляет от 0,03 до 0,05 мм/мК. Понятно, что это отличие довольно ощутимое, и при работе это нужно помнить.

На практике проверили, что ПП труба длиной в 5 метров от воздействия тепла увеличивается от 11 до 17 мм.

Линейное увеличение армированных изделий

Полипропилен – это материал с довольно высоким коэффициентом теплового расширения. Если на него длительное время действует высокое давление и горячая вода, то, как результат появляется деформация, которая значительно портит внешний вид помещения.

Для того, чтобы снизить линейное увеличение и увеличить прочность, данные трубопрокатные материалы армируют стекловолокном или алюминием.

Существует несколько разновидностей армирования. Армирование алюминием выполняют тремя разными вариантами: внешнюю стенку заготовки соединяют с целостным алюминиевым листом; листом алюминия укрепляют стенку внутри; и последний способ – это армирование перфорированным алюминием.

Каждый из этих методов является склеиванием ПП труб с алюминиевой фольгой. Но, такой способ не всегда эффективен, потому, что материал расслаивается, что существенно влияет на качество выполняемой работы.

Армирование труб стекловолокном получается более надежным способом. При этом с верхней и внутренней части трубы расположен полипропилен, а центральная часть заполнена стекловолокном. Обычно это армирование выполняют в три слоя. В результате изделия не подвергаются деформации.

Вот так выглядит показатель коэффициента до и после армирования:

• Неармированные изделия – 0,15 мм/мК. Это приблизительно 10мм на один метр при поднятии температуры на 70 градусов.
• Армирование алюминием меняет этот показатель на 0,03 мм/мК. И линейное увеличение составляет приблизительно 3 мм на один метр.
• Коэффициент теплового линейного увеличения полипропиленовых изделий армированных стекловолокном составляет 0,035 мм/мК.

Армированные полипропиленовые трубопрокатные изделия – это один из вариантов стройматериалов, предоставленных современным рынком.

Эти трубы легче металлических аналогов, эластичные, отличаются высоким показателем устойчивости к коррозийным образованиям. Они легко переносят воздействие химической среды и экологически безвредные.

Линейное расширение полипропиленовых труб, армированных стекловолокном, заслуживает особого внимания. Все дело в том, что полипропилен – это пластик, отличающийся высоким коэффициентом теплового расширения.

Совместно с избыточным давлением и горячей жидкостью это приводит к деформационным изменениям материала.

Чтобы снизить величину линейного расширения и поднять прочность, полипропиленовые трубопрокатные изделия армируют алюминиевой фольгой или стекловолокном.

Лучшие изделия

На основные характеристики и долговечность армированного стекловолокном трубопровода оказывают большое влияние качественные показатели используемого в производстве сырья.

Следует отдавать предпочтение сертифицированным изделиям, выпущенным хорошо зарекомендовавшим себя производителями.

Тип трубы и маркировка	Производитель	Характеристика и параметры
Полипропиленовая армированная стекловолокном PN20	«Лазар-Снаб» Россия

D=20 мм, белая труба, рассчитана на длительное давление 1 МПа при температурных показателях 95˚С. Полипропиленовая армированная стекловолокном
PN25 Firat
Турция D=35 мм, белая труба, рассчитана на длительное давление 1 МПа при температурных показателях 90˚С. Полипропиленовая армированная стекловолокном
PN25 «Водполимер»
Россия

D=25 мм, белая труба, рассчитана на длительное давление 1 МПа при температурных показателях 90˚С. Полипропиленовая армированная стекловолокном
PN20 Banninger
Германия D=20 мм, с толщиной стенки в 2,8 мм, зеленая, рассчитана на длительное давление 2 МПа при температурных показателях 95˚С.

Цвет армирующего слоя и окрашивание полипропиленовых труб (какие лучше для отопления) зависят от технологии, используемой производителем, поэтому являются малоинформативными показателями.

Важно помнить, что многими производителями, с целью экономии ресурсов, выпускаются трубы, изготовленные с применением вторичного сырья.

Качество и долговечность такой трубы, значительно, уступают оригинальному изделию.

Армирование алюминием и стекловолокном

Это делают цельной или перфорированной фольгой, толщиною в 0,01 – 0,005 см. Ее размещают на внешней или внутренней грани между прослойками полипропилена. Соединяют слои специальным клеем.

Сплошная прослойка фольги не позволяет проникать кислороду к носителю тепла. Большое количество кислорода ведет к коррозийным образованиям на приборах отопления.

Линейное расширение данных труб равняется 0,03мм/мК, приблизительно 0,3 см на один метр.

ПП трубы, армированные стекловолокном – это трехслойный композит. В нем среднюю прослойку стекловолокна сваривают с частицами полипропилена из соседних прослоек.

Этим способом создают высокопрочную конструкцию, которая характеризуется небольшим коэффициентом теплового расширения, намного меньшим, чем у исходного материала.

Если сравнить этот вид полипропилена с аналогами, то преимущество получает стекловолокно. Его монолитность не приводит к расслаиванию полипропиленовых патрубков, чего нет у алюминия.

Последняя характеристика в значительной степени упрощает монтаж и сокращает его время, так, как перед сварными работами не нужно чистить алюминиевый слой.

Величины коэффициента теплового расширения

Стоит принимать во внимание, что армированные трубы имеют более высокий коэффициент теплового расширения в сравнении с неармированными изделиями.

Если не брать во внимание расширение ПП труб, вследствие воздействия высоких температур может сорвать крепежные клипсы, а на ровном отрезке магистрали может образоваться синусоидальное деформирование труб.

На таких участках скапливается воздух и уменьшается пропускная способность. В системах обогрева в таком случае снижается температура радиаторов, и разрушаются соединения.

У неармированных полипропиленовых труб коэффициент теплового расширения равняется 0,1500 мм/мК, а у изделий с дополнительным стекловолоконным армированием – 0,03-0,05 мм/мК. Естественно, что разница явная, и пренебрегать ею во время проведения работ не стоит.

Как показывает практика, ПП труба длиной 5 м под воздействием тепла увеличивается где-то на 11-17 мм.

Расчет деформации

Коэффициент теплового расширения армированных изделий из полипропилена (К лр) составляет 0,03-0,05 мм/мК. При увеличении температуры на 60°С удлинение составит 2-3 мм (на каждый метр). С помощью таблицы можно определить расширение полипропиленовой трубы в зависимости от ее длины и разности температур (среды и воздуха). В режиме онлайн с помощью специальных программ также можно найти длину деформации.

Рассчитать удлинение трубы можно по формуле:

где I – величина продольной деформации в мм, a – коэффициент расширения, зависящий от материала трубы,

t – разница между температурой теплоносителя и температурой окружающей среды во время монтажных работ, L – длина трубы, на которую рассчитывают величину деформации.

Пример расчета. Узнаем, на какой отрезок удлинится изделие при монтаже системы отопления длиной 7 м из армированного полипропилена (температура воздуха 24°С, рабочая температура теплоносителя 90°С):

I = 0,03*7*(90-24) = 14 мм

Следовательно, при включении отопительной системы коммуникации станут длиннее на 14 мм.

Последствия неправильного монтажа:

• при подаче теплоносителя в систему трубы нередко деформируются и «вырывают» крепежные элементы;
• в верхней части трубопровода собирается воздух, вследствие чего его пропускная способность уменьшается, из-за слабого напора температура рабочей среды снижается;
• иногда деформация элементов бывает такой сильной, что система отопления полностью выходит из строя.

При соединении труб сваркой фольгу удаляют, что затрудняет монтаж. Лишены подобно недостатка трубы армированные стекловолокном. Они прочны и не требуют зачистки.

Пластиковым трубам присуща гибкость, при деформации они изгибаются, не повреждаясь. Полипропиленовые изделия долговечны, не требуют покраски, не нуждаются в теплоизоляции и не ржавеют. Они просты при монтаже и не выделяют вредных веществ. Но при проектировании системы горячего водоснабжения или отопления следует обязательно учитывать способность пластика расширяться при повышении температуры и применять устройства, поглощающие перемещения.

Линейное расширение армированных полипропиленовых труб

У полипропилена значительные показатели коэффициента теплового расширения. Под воздействием высоких температур труба деформируется, что в большой степени негативно влияет на внешний вид помещения.

Для снижения линейного увеличения и улучшения прочности такие трубы армируют стекловолокном или алюминием.

Бывает несколько типов армирования. Вариант армирования алюминием осуществляют тремя способами: во внешнюю стенку изделия добавляют цельный слой алюминиевого листа; слоем алюминия усиливают внутреннюю стенку; армирование листом перфорированного алюминия (подробнее: «Как изготавливается труба армированная алюминием – возможные способы армирования полипропиленовых труб»).

Любое армирование при помощи алюминиевой фольги подразумевает применение нескольких слоев материала, склеенных между собой. Нередко это становится причиной того, что материал со временем начинает расслаиваться, что сильно влияет на качество проводимых работ.

Более надежным считается армирование труб при помощи стекловолокна (детальнее: «Характеристики труб армированных стекловолокном и способы их монтажа»). Этот слой располагается между слоями полипропилена. Получается три слоя материала, это не дает трубам в будущем деформироваться.

Коэффициент линейного расширения полипропиленовых труб с армированием и без представлен ниже:

• Неармированные трубы имеют показатели 0,15 мм/мК, что составляет в пределах 10 мм на 1 м при температуре в 70 ℃.
• Алюминиевое армирование позволяет сократить показатели до 0,03 мм/мК. При этом линейное удлинение полипропиленовых труб составляет порядка 3 мм на 1 метр.
• При армировании стекловолокном показатели находятся на уровне 0,035 мм/мК.

Рекомендации по выбору

Современный рынок насыщен полимерными изделиями различных производителей. Условно их можно разделить на «наших», турецких и европейских. В таком же порядке растет качественное исполнение и цена на полипропиленовые трубы, хотя в последнее время некоторые российские предприятия выпускают трубопроводы, не уступающие по качеству турецким. Поэтому здесь каждый должен решить для себя сам, продуктами какой фирмы ему пользоваться. Что же до стоимости разных типов труб, то самые доступные для прокладки отопления – это с армированием из стекловолокна. Дороже всех – изделия с базальтовой вставкой.

Следует отметить, что не всегда стоит стремиться к дешевизне. Если ваша армированная труба прокладывается в открытом взгляду, доступном месте, то есть смысл сэкономить на стоимости материала. Это касается обычных систем отопления и горячего водоснабжения, монтируемых открытым способом внутри помещений.

Другое дело, когда стояки уходят в подвал или на чердак, а то и вовсе закладываются внутрь цементной стяжки. В таком случае заводской брак или недоработки монтажников устранить будет очень сложно, не говоря уже о последствиях. Поэтому для прокладки в недоступных местах или закрытом пространстве лучше применить качественные трубы из полипропилена для отопления с армирующим слоем из алюминия.

Для устройства теплых полов, чья стоимость и ответственность выполнения работ значительна, лучше взять трубы со слоем базальтового волокна. Чешский производитель EKOPLASTIK декларирует срок их службы до 50 лет.

Прежде чем покупать выбранный материал, обратите внимание на технические характеристики полипропиленовых труб, особенно если бренд производителя вам незнаком. Имеют значение 3 параметра: пропускная способность, выражаемая диаметром трубы, максимальная рабочая температура и давление.

Первый параметр определяется заблаговременно, это отдельная тема для разговора. Но следует понимать, что вода течет внутри трубы, а не снаружи, оттого изначально надо определить необходимый внутренний диаметр. На изделии же указывается наружный размер и толщина стенки. Самые распространенные диаметры полипропиленовых труб – это 20, 25, 32, 40 мм, хотя тот же EKOPLASTIK предлагает линейку размеров до 110 мм включительно.

Важно! Заблаговременно узнайте рабочую температуру и давление в ваших сетях и подбирайте трубы по ним. Ориентируйтесь на то, что высокая температура бывает в отопительных системах, а давление – в сети ГВС.

Несколько слов о цвете трубопроводов, мы знаем белый и серый. В действительности качество исполнения и срок службы не зависят от цвета, на это не стоит обращать особое внимание, хотя белый – конечно же, красивее.

Вычисление коэффициента

Коэффициент теплового расширения полипропиленовых труб для отопления определяется используемым материалом. Существуют специальные формулы для проведения расчетов и недопущения неудобств во время монтажа системы.

Чтобы высчитать возможную деформацию труб в сантиметрах, нужно узнать коэффициент их расширения и длину. Рабочей температурой считают комнатную.

Сперва узнают разницу температур, затем ее умножают на длину трубы. Результат умножают на коэффициент расширения.

Тематическое видео

Видео: виды компенсаторов.

Видео: тепловое расширение и сжатие труб.

Линейное расширение полипропиленовых труб возникает в результате воздействия разных температур, в результате чего, возникает более или менее явное изменение размеров. На практике оно может проявляться как в увеличение размеров в случае повышения температур, так и в уменьшении при снижении температур.

Поскольку полимерные материалы имеют увеличенный по сравнению с металлами коэффициент линейного удлинения, то при проектировании систем отопления, холодного и горячего водоснабжения, производят расчёт удлинений или укорочений трубопроводов при возникающих перепадах температур.