Reklama

Sendvičové trubky pro vodu a vytápění - mají více výhod než využíváme

23.5.2003

Ing. Dagmar Kopačková

Reklama

I. Druhy sendvičových trubek a vlastnosti

Sendvičová trubka znamená trubka vrstvená, někdy je označována jako kompozitní. Jedná se o trubku, která je složena z několika vrstev, které mají různé funkce. Tyto trubky jsou určeny pro tlakové rozvody vody, vytápění, ale vyrábějí se také sendvičové trubky pro kanalizaci, kde vnitřní vrstva zajišťuje zlepšení hlukových parametrů.

Vrstvené trubky nejsou žádnou novinkou, i na trhu v ČR se objevily již v roce 1993. Původní nabídka se skládala ze tří variant potrubí podle typu vnitřní trubky:

PEX-Al - vnitřní vrstva byla ze síťovaného polyetylenu
PPR-Al - vnitřní vrstva byla z polypropylenu
PB-Al - vnitřní vrstva byla z polybutenu

Ve všech případech je vnitřní plastová trubka spolu s Al vrstvou potažena vrchní plastovou ochrannou vrstvou, která má funkci mechanické ochrany, proto se volí z takového materiálu, aby vrchní vrstva byla levná a jednoduchá k výrobě. Mezi jednotlivými vrstvami je naneseno lepidlo, které zabezpečuje pevné spojení vrstev. (Hovoří se tak někdy o 5-ti vrstvém potrubí plast-lepidlo-Al-lepidlo-plast, někdy se používá označení 3 vrstvá trubka, uvádí se jen plast-Al-plast a lepidlo se zvlášť nepočítá.)

Materiál vnitřní trubky je jedním z důležitých faktorů, který určuje užitné vlastnosti sendvičové trubky, především teplotní odolnost. Tlaková odolnost a roztažnost je již výrazně ovlivněna vrstvením. Vrstva hliníku nebo EVOH vytváří u sendvičové trubky zároveň kyslíkovou bariéru.

Dalším typem dnes používaných trubek jsou kompozity, jejichž střední vrstva je z EVOH (Ethylen-vinyl alcohol) a v této variantě kompozitu zcela chybí kovový prvek. Tento sendvič má funkci zamezení difuze kyslíku.

Další z nových variant je použití PE-MD na vnitřní plastovou vrstvu potrubí a když v roce 2001 přišel na trh nový typ PE-RT (polyetylen s vyšší odolností teplotě), nastává v materiálech pro kompozity výrazná změna. PE-RT se vyznačuje výbornou odolností teplotě a jeho použití především v domovních instalacích je univerzální. Při náhradě vnitřní vrstvy PEX právě PE-RT se výrazně zjednoduší výrobní proces potrubí, a proto je vnitřní vrstva PEX stále více nahrazována právě PE-RT.

Vývoj v oblasti sendvičů stále pokračuje a souvisí se stále rostoucím zájmem, který je popsán v kapitole III.

Všechny výše uvedené typy se stále vyrábějí a používají. Na českém trhu jsou v nabídce všechny typy (PEX -Al z dovozu, PEX s EVOH i z tuzemska, PB-Al z dovozu, PE- Al z dovozu, PP-Al z tuzemska).

II. Srovnání s kovovým a celoplastovým potrubím

	+	-
Kovová potrubí	Tuhost, malá dilatace, difúzní těsnost.	Špatné povrchové vlastnosti a především malá odolnost korozi.
Plastová potrubí	Vysoká odolnost korozi a inkrustům, lepší povrchové vlastnosti (např. drsnost), menší náročnost práce.	Velká dilatace, malá tuhost, difuze kyslíku.
Sendvičové potrubí	Při zachování výhod plastů se tuhostí * a dilatací blíží kovům. Hliníková vrstva uvnitř potrubí zabezpečuje plnou difuzní těsnost jako u kovů.

Tab. 1 - Porovnání typů potrubí

* V případě tuhosti se hledal jednoznačně kompromis - vyšší tuhost než u plastů (s ohledem na vzdálenost podpor), ale menší než u kovů (zachování ohebnosti pro úsporu montážních časů)

III. Vývoj trhu kompozitních trubek

V grafu č. 1 jsou zaneseny hodnoty spotřeby kompozitních trubek v Evropě. V roce 1991 bylo již v Evropě spotřebováno 12,1 mil. bm, pro rok 1992 se odhadovalo přes 20 mil. bm a bylo zaznamenáno omezení kapacitou výroby. V roce 2000 bylo spotřebováno 140 mil. bm a pro rok 2004 se odhaduje 280 mil. bm.

Popisované hodnoty se vztahují k trhu v Evropě, český trh je ve využití kompozitních trubek poněkud zdrženlivější, ačkoliv prodeje v posledních 2 letech rovněž stoupají.

S nárůstem výrobních kapacit a spotřeby se mění i vlastní nabídka materiálů, jak již bylo uvedeno v odstavci I. V grafu č. 2 je znázorněn jeden z příkladů: zvyšující se podíl PE-RT a ostatních kompozitů dle hodnot z firemních materiálů Dow chemicals.

V grafu č. 3 je uveden podíl výrobců trubek PEX + PE-RT + sendvičů podle údajů KWD z října 2002.

IV. Spojování

Spojování do systému se řídí použitým typem plastu (vnitřní trubka pro vedení media). U kompozitů s PEX a PE převažuje mechanické spojování (kovové nebo speciální plast-kovové tvarovky), kompozity s PE lze i svařovat, kompozity s PP se svařují stejně jako celoplastové trubky PP. U spojování kompozitů mechanicky je důležitým bodem kalibrace trubky před nasunutím spojky, u svařování je nutné odstranit vrchní plastovou a vnitřní Al vrstvu v místě spoje.

V. Výhody při použití sendvičových trubek a jejich uplatnění

Při použití nejvíce využíváme sníženou délkovou roztažnost a relativní tuhost, která ovlivňuje vzdálenost podpor.

Výhoda 1. - omezení dilatací
Pro srovnání délkové roztažnosti je nejlépe porovnat střední koeficient délkové roztažnosti, protože další složky výpočtu dilatace - rozdíl teplot a délka potrubí jsou nezávislé na volbě materiálu.

Δl = α x L x ΔT

Δl	je délkový změna potrubí (mm)
α	je koeficient délkové roztažnosti (mm/m/K, mm/m/°C)
ΔT	je rozdíl teplot při montáži a při provozu (K, °C)

Graf č. 4 - V grafu jsou vyneseny hodnoty středních koeficientů délkové roztažnosti jednotlivých materiálů.

Při výměně potrubí dochází většinou k náhradě starého ocelového pozinkovaného potrubí za jiný materiál. Graf č. 5 ukazuje poměr koeficientů roztažnosti možných materiálů vztaženo k původní oceli, tedy nastiňuje, o kolik výraznější budou změny délky na novém potrubí v porovnání s původním materiálem.

Graf č. 5 - Porovnání koeficientů délkové roztažnosti plastů a kompozitů vzhledem k oceli.

Zatímco ve vytápění se s používáním plastů změnil i přístup ke geometrii rozvodů (hvězdicové rozvody z rozdělovačů), u vodovodních instalací se s plasty i s kompozity pracuje nejčastěji klasickou metodou běžnou u kovů, tedy pokládání do drážek ve zdivu nebo na konzolách, eventuelně ve žlabech na konzolách. Pro použití kompozitů hovoří snížení dilatace i vyšší tuhost jednoznačně v případě vedení v prostorách s nedostatkem místa, např. instalačních šachtách, instalačních kanálech a v prostorách, které nejsou přímo určeny pro instalace a řešení kompenzací vytváří v interiéru problémový prvek.

Výhoda 2. - větší vzdálenosti podpor
V tabulce č. 2 je uvedeno srovnání vzdálenosti podpor na příkladu potrubí 32 mm, varianta PPR-Al-PPR

Varianta potrubí	Tmedia = 20°C		Tmedia= 60°C		Tmedia= 80°C
Varianta potrubí	Vzdálenost podpor (cm)	Úspora při použití Stabi (%)	Vzdálenost podpor	Úspora při použití Stabi (%)	Vzdálenost podpor	Úspora při použití Stabi (%)
PN 10	100	31	85 *	42	75*	48
PN16	110	24	95	34	80*	45
PN20	120	16	100	31	90	38
Stabi	145		145		145

Tabulka 2

* hodnota je uvedena jen pro srovnání, v těchto teplotách je uvedená tlaková řada nevhodná

Výhoda 3. - větší průtočnost
V tabulce č. 3 je uvedeno porovnání vnitřního průměru celoplastového potrubí PN20 a Stabi potrubí PPR-Al-PPR.

Vnější průměr potrubí	16	20	25	32	40	50	63	75	90	110
Vnitřní průměr potrubí PN 20	10,6	13,2	16,6	21,2	26,6	33,4	42	50	60	73,4
Vnitřní průměr potrubí Stabi	11,4	14,4	18	23,2	29	36,2	45,8	54,4	65,4	79,8
Nárůst	cca 9 %

Tabulka 3

V této souvislosti je třeba upozornit, že tato skutečnost nemusí být u všech firem shodná. Na rozdíl od celoplastových potrubí, kde je přesně definována tloušťka stěny u jednotlivých materiálů, u sendvičových trubek je definována jejich odolnost. Např. u trubek PPR-Al-PPR se tak na trhu může vyskytovat trubka, která splňuje úspory dle tabulky, protože vnitřní trubka pro vedení média je vyrobena s menší tloušťkou stěny a tlakovou odolnost vytváří až sendvič. Druhou variantou je trubka, kde vnitřní plastová trubka je vyrobena pro plnou odolnost a sendvič pouze doplňuje další vlastnosti (protidifúzní vrstva a zvětšení tuhosti). Tato varianta se pak průtočností neliší v provedení Stabi a celoplastová PN 20.

VI. Vhodnost volby sendvičového potrubí
Potrubí Stabi je výrazně dražší než potrubí celoplastové. Pokud volíme toto dražší potrubí, musí být úspora větší než navýšení ceny.

U potrubí teplé vody je úspora na podporách vyšší než navýšení ceny a ještě je třeba připočítat úsporu za dilatace. Volba Stabi je tedy oprávněná a správná. Na studené vodě se porovnává navýšení ceny jen s úsporou na podporách, protože dilatace většinou nejsou významný problém. V případě studené vody však tento poměr nevychází příznivě, a proto pro potrubí studené vody vychází Stabi potrubí většinou jako zbytečný luxus.

Výjimku tvoří budovy, kde může být rozhodující skutečnost, že Stabi potrubí může mít větší průtočný profil a zároveň využíváme vyšší tlakovou odolnost.

Do vyhodnocení vstupuje v souvislosti s úsporou popsanou výše v bodě 3 (větší průtočnost) ještě jeden důležitý faktor - cena izolací. Podle aktuální legislativy - vyhlášky MPO č. 151/2001 Sb. se na vnitřních rozvodech teplé vody musí provádět izolace v těchto tloušťkách (pokud není optimalizačním výpočtem potvrzena jiná varianta):
(při λ = 0,040 W/mK) do DN 20 izolace 20 mm, při průměru potrubí DN 20-35 izolace tloušťky 30 mm, pro DN 40-100 izolace tloušťky jako DN, pro DN > 100 je požadována tloušťka izolace 100 mm.

Při těchto tloušťkách si každý umí představit, že pokud větší průtočný profil potrubí Stabi umožní zvolit potrubí o jednu dimenzi menší, znamená to zcela jistou finanční úsporu na izolaci, nehledě na skutečnost, že se tak možná vejdeme do prostoru pro instalace určeného, což při těchto požadavcích na izolace není tak běžné, jak by se mohlo zdát. U finanční úspory za izolaci je třeba upozornit na fakt, že podstatnější položkou než vlastní cena izolace se může stát položka za pracnost, protože běžně vyráběný a na trhu nabízený sortiment izolací vůbec nepracuje s tloušťkami, jaké uvádí vyhláška. Dodržení tloušťky izolace dle vyhlášky lze docílit vrstvením izolace, což je samozřejmě pracné a tím pádem drahé, nebo zvolit izolace ne zcela běžné, sice kvalitnější, ale drahé - tedy opět nutné je zahrnout při vyhodnocení úspor nasazení menšího průměru Stabi.

Na veletrhu Aqua-therm 2002 v Praze již některé firmy nabízely i izolace v tloušťkách dle vyhlášky, ale při návrhu konkrétního typu je třeba sortiment ověřit.

Jednotlivá hlediska jsou zaznamenána přehledně v tabulce č.4.

Varianta potrubí	Oblast úspor	Efektivnost nasazení Stabi
Studená voda	u₁, u₂, event. u₅	nutné skutečně zvážit
Teplá voda	u₁, u₂, u₃, u₄, u₅, u₆	ano

Tabulka 4

Q = u₁ + u₂ + u₃ + u₄ + u₅ + u₆

Q	efekt použití
u₁	úspora na podporách - materiál
u₂	úspora na podporách - pracnost
u₃	úspora na dilatacích - materiál
u₄	úspora na dilatacích - pracnost
u₅	úspora materiálu vzhledem k větší průtočnosti
u₆	úspora na izolacích (cena + pracnost)

Významným prvkem při volbě sendvičového potrubí může být i skutečnost, že pokud je potrubí vedeno v drážkách, lze využít i tzv. tuhou montáž, kdy je potrubí vedeno bez kompenzací a dilatační síly se kompenzují ve stěnách potrubí. O možnostech využití tohoto způsobu vedení potrubí je vždy třeba se ujistit v montážním návodu jednotlivých dodavatelů (výrobců) sendvičového potrubí.

VII. Nutné dokumenty k návrhu potrubí
Pro návrh potrubí je nutné znát:

Základní materiál potrubí a výrobcem přesně deklarovaný rozsah teplot v souvislosti s teplotou a životností. To je uváděno formou tabulky, nebo jsou uváděny izotermy materiálu, ze kterých se prostřednictvím srovnatelného napětí určuje životnost na křivce teploty.
Výrobcem deklarované použití a tomu odpovídající prohlášení o shodě (podle zákona č. 22/1997 Sb. v platném znění o technických požadavcích na výrobky a pokud uvažujeme použití na pitnou vodu, pak ještě prohlášení o shodě podle zákona č. 258/2001 Sb. v platném znění o ochraně veřejného zdraví a Vyhlášky Ministerstva zdravotnictví č. 37/2001 v platném znění o materiálech pro styk s pitnou vodou)
Montážní předpis nebo návod k použití, kde by měly být uvedeny důležité souvislosti (koeficient délkové roztažnosti, vzdálenosti podpor, možnosti vedení potrubí, doporučené použití tlakových řad, doporučení o kombinaci materiálů apod.)
Katalog, ve kterém je uveden vnitřní průměr potrubí, nebo jsou uvedeny hodnoty, ze kterých lze vnitřní průměr dopočítat.

VIII. Závěr
Závěrem lze konstatovat, že v České republice, na rozdíl od jiných výrobků, si kompozitní trubky ve vnitřních vodovodech teprve hledají své místo. Jedná se o, z hlediska zahraničí, velkou zvláštnost, protože v zemích EU, ale i v Polsku, Maďarsku, Ukrajině, Rusku a na Balkáně je uplatnění tohoto potrubí mnohonásobně častější. Čeští výrobci jsou se svými výrobky tohoto druhu úspěšnější v zahraničí než doma.

V ČR i v případech, kdy jsou projektantem navrženy jako vhodný materiál, jsou mnohdy při nabídkovém řízení zaměněny za celoplastové potrubí - zdánlivě cenově výhodnější, protože jsou posuzovány pouze podle prodejní ceny bez zohlednění souvisejících úspor.