Zgodnie z normami wymagania dla materiałów instalacyjnych są następujące. Wszystkie materiały instalacyjne stykające się bezpośrednio z wodą powinny mieć świadectwo Państwowego Zakładu Higieny o dopuszczeniu do kontaktu z wodą do picia. Elementy instalacji, urządzenia, wyposażenie wbudowywane w instalację powinny odpowiadać normom przedmiotowym lub mieć świadectwo o dopuszczeniu do stosowania w budownictwie. Jeśli z układu zasilania wynika, że fragment instalacji pracuje przy ciśnieniu roboczym wyższym od 0,6 MPa, to elementy tworzące ten fragment instalacji powinny odpowiadać temu ciśnieniu. Instalacja ciepłej wody powinna być wykonana z materiałów przystosowanych do pracy w zakresach temperatur odpowiadających zakresom temperatur wody.
Wodociągowe instalacje sanitarne to konieczny element zarówno w budownictwie mieszkaniowym jak i w budynkach użyteczności publicznej m.in. biurowcach, restauracjach, urzędach, hotelach, szpitalach itp. Materiały, z których wykonywane są instalacje wodne dzielą się na dwie główne grupy. Pierwsza grupa to materiały metalowe. W tego typu instalacjach mogą być zastosowane rury stalowe lub miedziane. Druga grupa to tworzywa sztuczne. Z kolei wśród tego typu instalacji jest stosowane znacznie więcej materiałów: polietylen, polietylen sieciowy PE-X, polietylen PE-RT, polipropylen PP, polibutylen PB, PCV, chlorowany PVC-C, wśród nich spotkać można również rury wielowarstwowe, wykonane z różnych rodzajów tworzyw. Obecnie bardzo często stosowane do konstruowania wewnętrznych instalacji wodociągowych są tworzywa sztuczne. Jest to bardzo dynamicznie rozwijający się rynek. Wykonywane są z coraz lepszych materiałów, natomiast ich cena jest znacznie niższa niż instalacji miedzianych. Instalacje z tworzyw sztucznych są odporne na korozję, nie porastają kamieniem są lekkie, łatwe w montażu i gładkie (ma to duże znaczenie przy określaniu strat hydrograficznych). Technika łączenia tych rurek umożliwia ich wymianę, demontaż w miarę potrzeb. Można je zgrzewać, sklejać, skręcać. Wadami tych rozwiązań są mała odporność na wysokie temperatury i szybkie starzenie się materiału. Analizując poszczególne materiały stosowane w instalacjach należy zwrócić uwagę na ich wady i zalety, parametry, podatność na korozję i obrastanie kamieniem, zagrożenie bakteriami oraz rodzaje połączeń jakie można stosować pomiędzy rurami.
Rury do wody STALOWE
Najstarsze instalacje wodociągowe, które obecnie występują bardzo rzadko zbudowane są ze stalowych rur ocynkowanych. Można je współcześnie spotkać najczęściej w starszych budynkach. Rury stalowe mogą być układane podtynkowo i natynkowo, w posadzce lub bruzdach ściennych. W tego typu instalacjach wymagane jest duże ciśnienie dyspozycyjne. Cechą charakterystyczną jest to, pobór wody na kolejnym z przyborów powoduje spadek ciśnienia na pierwszych przyborach po drodze przepływu. Rodzaje rur stalowych to rury ocynkowane lekkie, średnie i ciężkie. Powłoki cynkowe stosuje się w celu ochrony samej stali przed korozją. Są to powłoki anodowe. Mają one ujemny potencjał elektronowy w stosunku do metalu chronionego. W przypadku uszkodzenia korozji ulega powłoka a nie stal. Do instalacji wody zimnej stosuje rury z powłoką cynkową do 50 mm, natomiast do wody ciepłej warstwa ta wynosi 85 mm. Najczęściej stosowanymi są rury średnie oraz lekkie. Parametry rur ciężkich przedstawiają się następująco:
Rury stalowe łączy się specjalnymi kształtkami, które wykonane są również ze stali ocynkowanej lub z żeliwa ocynkowanego ciągliwego. Należą do nich złączki, kolanka, trójniki oraz połączenia przejściowe i rozłączne. Śrubunki w tych łącznikach wykonane są w dwóch wersjach. Różnią się one sposobem uszczelnienia. Są nimi dwuzłączki z żeliwa ciągliwego z uszczelką, nazywane „holendrami” oraz dwuzłączki z żeliwa ciągliwego uszczelnieniem „metal na metal”. Zdarzają się również złączki z polipropylenu. W przypadku łączenia rur stalowych ocynkowanych nie istnieje potrzeba ich wcześniejszego spawania, można je łączyć lutem twardym. Natomiast do uszczelniania stosuje się konopię, taśmą teflonową lub lniane pakuły impregnowane potokiem.
Zaletą tego typu instalacji jest cena. Ponadto jest to instalacja sztywna i nie ma konieczności montowania dużej ilości podpór. Instalacje te są odporne na uszkodzenia mechaniczne i promieniowanie ultrafioletowe. Cechują się również małym współczynnikiem rozszerzalności liniowej. Wadami instalacji stalowych są niska odporność na korozję i porastanie kamieniem, brak odporności na prądy błądzące, niskie tłumienie drgań i fal akustycznych, duże przewodnictwo cieplne, duża chropowatość bezwzględna, która wzrasta w trakcie eksploatacji oraz czasochłonność prac związanych z montażem tych instalacji. Kolejną wadą instalacji wykonanych z rur stalowych jest brak możliwości wyeliminowania zagrożenia bakteriami Lagionella.
Wymiary, masy jednostkowe, pojemności wodne rur KAN‑therm Steel
Wymiary, masy jednostkowe, pojemności wodne rur standardowych KAN‑therm Inox (1.4401 i 1.4404)
Rury do wody MIEDZIANE
Miedziane instalacje wodociągowe poprowadzone mogą być po wierzchu ścian, pod tynkiem, w bruzdach lub w kanałach instalacyjnych. Rury miedziane stosowane w instalacjach wykonywane są ze stopu miedzi odtlenionej fosforem, gdzie czysta miedź stanowi minimum 99,9% oraz fosfor 0,015-0,04 %. Rury miedziane charakteryzują się trzema stanami twardości: stanem miękkim, półtwardym i twardym. Do wykonywania miedzianych: instalacji stosuje się rury o średnicach DN 15-42 mm w stanie twardym. Poniższa tabelka określa podstawowe średnice rur:
Do połączenia rur miedzianych można użyć kilku sposobów, odbywa się za pomocą lutowania miękkiego, lutowania twardego, połączeń kapilarnych oraz kielichowych. Wszystkie rodzaje zastosowanych lutów muszą posiadać atest Państwowego Zakładu Higieny. Lutowanie miękkie jest procesem łączenia w temperaturze poniżej 350°C. Wytrzymałość takiego połączenia jest zależna wyłącznie od wytrzymałości spoiwa na ścinanie. Wybór spoiwa zależy od przeznaczenia instalacji. W instalacjach wody pitnej są to głównie wymagania higieniczne. Lutowanie twarde jest podobne do miękkiego, przy czym temperatura jest powyżej 350°C. Spoiwa do lutowania twardego, występują najczęściej w formie drutów lub ciężkich prętów. Przy złączkach miedź-mosiądz, miedź-brąz stosowanie topnika jest konieczne. Skład topników jest inny niż w lutowaniu miękkim, gdyż muszą znosić wyższe temperatury. Należy zwracać uwagę, aby nie następowało miejscowe przegrzanie złącza. Może to doprowadzić do korozji po dłuższym okresie eksploatacji. Kolejnym rodzajem połączeń są połączenia kapilarne. Wymiary łączników do tych połączeń są ściśle określone.
Kolejnym sposobem łączenia w instalacjach miedzianych jest ich kielichowanie, które umożliwia łączenie dwóch rur miedzianych bez użycia fabrycznie wykonanych złączek dwukielichowych. Kielichy takie są cylindryczne, współosiowe, szczelina po wsunięciu rury powinna być mniejsza niż 0,02 mm. Nie może też przekraczać 0,3 mm przy średnicach do 54 mm oraz 0,4 mm przy średnicach powyżej 54 mm. Warunki te zapewniają powstanie złącza kapilarnego.
Miedź jest metalem bakteriostatyczny i instalacje wykonane z tego materiału powinny chronić przed bakterią Laginnella. Jest ona szczególnie niebezpieczna w instalacjach ciepłej wody użytkowej. Największą zaletą instalacji miedzianych jest ich trwałość, charakteryzują się one odpornością na korozję i wysokie ciśnienie. Niestety miedź nie należy do materiałów tanich.
Rury do wody z TWORZYW SZTUCZNYCH
Polietyleny to miękkie i elastyczne termoplasty. Są częściowo krystaliczne. Ich struktura, krystaliczność, ciężar cząsteczkowy oraz właściwości w dużej mierze zależą od metody polimeryzacji. Polietylen PE–HD (high density) charakteryzuje się dużą gęstością (0,96 g/cm3) i małą elastyczności, polietylen PE–MD (medium density) z kolei średnią gęstością i elastycznością (0,925÷0,935 g/cm3), natomiast polietylen PE–LD (low density) to materiał o najmniejszej gęstości (0,915 g/cm3) i dużej elastyczności. Polietyn PE–UHMW (ultra high molecular weight) charakteryzuje się bardzo dużym ciężarem cząsteczkowym. PE–HD i PE–LD to polietyleny, które spełniają wymagania wody pitnej. Rury z tego materiału msjś ścianki o różnej grubości. Ich dokładną wielkość zależną od średnicy nominalnej i typoszeregu. Budowa przyłączy wodociągowych to najczęściej PE–MD, natomiast sieci to głównie PE–HD i PE–MD (PE80 i PE100). Przewody wykonane z polietylenu są zupełnie obojętne fizjologicznie i nieszkodliwe dla środowiska naturalnego.
Polietylen spełnia szczególne wymogi stawiane instalacjom dla wody pitnej. Jest on obojętny chemicznie, dzięki czemu nie zmienia właściwości chemicznych przesyłanej wody ani jej smaku i czystości. Jest materiałem wytrzymałym, nie jest łamliwy, doskonale znosząc długotrwałe naprężenia. Niestety czyste, jednorodne tworzywa polietylenowe ulegają szybkiej korozji fizycznej i chemicznej. Dlatego też często w trakcie produkcji dodawane są środki pomocnicze. Są nimi pigmenty i stabilizatory. Wzmacniają one ich odporność. Ponadto polietylen cechuje się dużą odpornością na działanie substancji chemicznych oraz korozję biologiczną. Bardzo wrażliwe są natomiast na działanie energii cieplnej i promienistej. Ogranicza to ich przydatność do przesyłania wody o podwyższonej temperaturze.
Rury polietylenowe występują w 4 kolorach: białym, który jest naturalnym kolorem polietylenu, czarnym, żółtym oraz niebieskim. Kolor zależy od rodzaju polietylenu oraz tego jakie zastosowano w nim wypełniacze, czyli przeznaczenia tych rur. Różnice w zabarwieniu nie są jedyną cechą pozwalającą rozróżnić poszczególne typy polietylenu. Właściwości fizykochemiczne i mechaniczne to zasadnicza cecha pozwalająca rozróżnić poszczególne typy tego materiału. Ważną właściwością polietylenów wysokiej i średniej gęstości jest wskaźnik szybkości płynięcia. Jest on szczególnie istotny w przypadku łączenia rur polietylenowych przez zgrzewanie. W przedziale wartości wskaźnika szybkości płynięcia tworzyw używanych do produkcji rur zgrzewalnych można wyróżnić dwie grupy: MFI 005 = 0,3÷0,7 g/10 min; MFI 010 = 0,7÷1,4 g/10 min. Przy ustalaniu grupy wskaźnika szybkości płynięcia należy zwrócić uwagę na warunki, wg których jest on oznaczony.
Zaletami rur polietylenowych są m.in. długowieczność (rury wraz ze złączkami gwarantują minimum 50-letnią eksploatację), dobra wytrzymałość mechaniczna, wysoka udarność, łatwe i szybkie wykonywanie połączeń, niełamliwość, duża odporność na ścieranie, gładka powierzchnia wewnętrzna zmniejszająca opory przepływu. Rury tego typu tłumią uderzenia hydrauliczne (PE charakteryzuje się najmniejszą prędkością rozchodzenia się fali ciśnienia – 170 do 200 m/s). Nie pękają przy zamarzaniu, nie są atakowane przez gryzonie, są bardzo odporne na czynniki korozyjne zawarte w glebie. Z kolei wadami instalacji z polietylenu są wrażliwość na tłuszcze i glicerydy, wrażliwość na skondensowane rozpuszczalniki, pęcznienie powierzchni z rur PE pod wpływem niektórych substancji organicznych (korozja naprężeniowa), duża wydłużalność termiczna, nieodporność na działanie promieni ultrafioletowych, co przyspiesza starzenie się rur z PE. W wersji podstawowej materiał ten jest łatwo palny. Możliwa jest dyfuzja tlenu (groźba korozji żelaznych części w instalacji).
Polipropylen to polimer termoplastyczny z grupy poliolefin, który otrzymywany jest w wyniku niskociśnieniowej polimeryzacji propylenu. Jest obok polietylenu, najczęściej stosowanym tworzywem sztucznym. W zależności od wymaganych warunków pracy dla różnych wartości temperatury i ciśnienia stosowane są następujące typoszeregi ciśnieniowe rur: PN 10 (do instalacji wody zimnej o temperaturze roboczej do 20°C i ciśnieniu 10 bar), PN 16 (do instalacji wody zimnej o temperaturze roboczej do 20°C i ciśnieniu 10 bar oraz instalacje wody ciepłej o temperaturze roboczej do 60°C i ciśnieniu 6 bar) i rury PN 20 oraz rury stabilizowane (do instalacji wody zimnej i ciepłej o temperaturze roboczej do 60°C i ciśnieniu 10 bar oraz instalacje centralnego ogrzewania o temperaturze roboczej do 80°C i ciśnieniu 6 bar). Rury polipropylenowe stabilizowane są perforowaną wkładką aluminiową wzmacniają rurę oraz ograniczają wydłużalność termiczną.
Zaletami instalacji wykonywanych z polipropylenu PP-R są cena, trwałość, obojętność fizjologiczna i mikrobiologiczna, doskonała odporność chemiczna, całkowity brak korozji, wysoka gładkość ścianek wewnętrznych (chropowatość 0,007 mm), brak inkrustacji, czyli porastania kamieniem). Posiada własności samoizolacyjne (przewodność cieplna 0,22 W/mK), przez co ograniczone jest schładzanie wody w instalacji. Natomiast jego największą wadą, w stosunku do polietylenu, jest mniejsza odporność chemiczna.
Aby dokładnie stwierdzić, który rodzaj asortymentu należy wybrać, należałoby poprzedzić decyzje analizą fizyko – chemiczną wody wodociągowej celem określania agresywności wody w stosunku do materiału.
Wymiary rur typoszeregu ciśnieniowego PN 10 (klasa 1) BOR plus f. Wavin
Wymiary rur typoszeregu ciśnieniowego PN 16 (klasa 1, 2) BOR plus f. Wavin
Wymiary rur typoszeregu ciśnieniowego PN 20 (klasa 1, 2, 5) BOR plus f. Wavin
Właściwości rur PEX/Al/PEX oraz PE-RT/Al/PE-RT:
– maksymalne parametry pracy: temperatura 90°C, ciśnienie 10 bar,
– wysoki współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,45 W/(mK),
– łatwość instalacji,
– współczynnik rozszerzalności liniowej k=0,025 mm/(mK),
– małe opory przepływu wody – chropowatość bezwzględna k=0,007 mm,
– całkowicie wykluczona dyfuzja tlenu,
– duży wybór producentów.
Parametry wymiarowe rur wielowarstwowych Rury wielowarstwowe KAN‑therm Rury PE-Xc i PE-RT z barierą antydyfuzyjną
Osobiście polecam rury takich producentów jak: Wavin, Kan-therm, Purmo lub Tece. Nie warto brać chińszczyzny. Wielu Inwestorów zapomina, że 90% instalacji zostaje w wylewce betonowej na co najmniej 50 lat. Tniemy koszty jak możemy a później mamy pretensje jak mamy awarię instalacji.
Literatura
Szaflik W. „Projektowanie instalacji ciepłej wody w budynkach mieszkalnych”, Ośrodek Informacji „Technika instalacyjna w budownictwie”.
Gaβner A. „Instalacje sanitarne – Poradnik dla projektantów i instalatorów”, Wydawnictwo Naukowo Techniczne.
Materiały handlowe: Kantherm,
Materiały handlowe: Wavin,
Materiały handlowe: Purmo.