Rozvody teplé vody - II

6 Materiály potrubí pro rozvod teplé vody

Vodovodní potrubí se označuje jmenovitou světlostí DN vyjadřující přibližně vnitřní průměr trubky v mm (např. DN 20) nebo vnějším průměrem a tloušťkou stěny s zapisovaným jako d_a x s (např. Ø 25 x 4,2). Jmenovitou světlostí se označuje ocelové závitové potrubí a kovové závitové a přírubové armatury. Rozměr potrubí z plastů, mědi a korozivzdorné oceli se vyjadřuje vnějším průměrem a tloušťkou stěny.

Další veličinou označující potrubí je jmenovitý tlak. Označení jmenovitého tlaku se skládá ze zkratky PN a bezrozměrného čísla vyjadřující kombinaci mechanických a rozměrových charakteristik součástí potrubí (např. PN 10). Číslo za zkratkou PN není však žádnou měřitelnou veličinou. Na čísle se zkratkou PN je závislý nejvyšší pracovní přetlak potrubní součásti závislý na teplotě a u plastových potrubí také na životnosti potrubí. Vodovodní potrubí musí zpravidla odolat pracovnímu přetlaku 1,0 MPa.

6.1 Potrubí z plastů

Pro rozvody teplé vody se dnes používají potrubí z chlorovaného polyvinylchloridu (PVC), síťovaného polyetylenu (PE), polypropylenu (PP) a polybutenu (PB).

Výhodou potrubí z plastů je odolnost proti korozi a inkrustaci (k zanášení potrubí dochází jen výjimečně), snadná montáž a malá hmotnost. Nevýhodou je malá odolnost proti požáru a oproti neplastovým materiálům velká délková teplotní roztažnost.

6.1.1 Potrubí z PVC

Pro rozvody teplé vody se používají potrubí z chlorovaného polyvinylchloridu (PVC-C). Trubky se spojují pomocí tvarovek s hrdly lepením (tzv. svařováním za studena). Pro přechod na jiný materiál se vyrábějí závitové přechodky.

6.1.2 Potrubí z PE

Z polyetylenů lze pro rozvody teplé vody použít trubky ze síťovaného polyetylenu (PE-X neboli VPE). Spojování potrubí se provádí pomocí mechanických spojek.

6.1.3 Potrubí z PP

Pro rozvody teplé vody se používá potrubí ze statistického (random) kopolymeru polypropylenu (PP-R nebo PP typ 3). Vzhledem k teplotě teplé vody 55 °C, maximálnímu přetlaku 1 MPa a požadované životnosti potrubí 50 let se má používat potrubí tlakové řady (jmenovitého tlaku) PN 20. Spojování potrubí se nejčastěji provádí pomocí tvarovek polyfúzním svařováním.

6.1.4 Potrubí z PB

Potrubí z polybutenu (PB) se používá pro rozvody teplé vody uvnitř budov. Další uplatnění (velké průměry) nachází v oblasti dálkových rozvodů topné a teplé vody. Potrubí se spojuje pomocí tvarovek polyfúzním svařováním nebo mechanickými spojkami.

6.2 Potrubí z kovových materiálů

Ke kovovým materiálům používaným dnes pro rozvody teplé vody patří ocel a měď.

6.2.1 Ocelové potrubí

Pro vnitřní vodovody se používají trubky ocelové závitové pozinkované. Ochrana proti korozi pozinkováním má však dnes, zejména u rozvodů teplé vody malou trvanlivost, a po čase se projevuje důlková koroze, inkrustace a proděravění trubek. Protože v současné době existuje řada jiných trubních materiálů, není použití ocelových pozinkovaných trubek na rozvody teplé vody upřednostňováno. Ocelové závitové pozinkované trubky spojujeme závitovými fitinky z temperované litiny.

Dalším materiálem vhodným pro rozvody teplé vody jsou trubky z korozivzdorné oceli. Tyto trubky se spojují mechanickými spojkami s těsnicími kroužky (lisované spoje).

Výhodou ocelových trubek je oproti plastovým materiálům především malá teplotní roztažnost, odolnost proti požáru, velká pevnost a mechanická odolnost. Nevýhodou je (kromě trubek z korozivzdorné oceli) především menší odolnost proti korozi.

6.2.2 Potrubí z mědi

Pro rozvody teplé vody je vhodné potrubí měděné. Nerozebíratelné spoje měděných trubek se provádějí především pomocí tvarovek k pájení nebo pomocí lisovacích tvarovek (lisované spoje s těsnicím kroužkem).

Výhodou měděných trubek je oproti plastovým materiálům především malá teplotní roztažnost, pevnost a mechanická odolnost. Další výhodou je odolnost proti korozi a inkrustaci.

Měděné potrubí lze pro pitnou vodu použít pouze, pokud má pitná voda hodnotu pH v rozmezí 6.5 < pH < 9,5 a obsah CO₂ (celkový) ≤ 44 mg/l a voda není jinak agresivní. Má splňovat hodnotu kyselinové neutralizační kapacity KNK4,5 ≥ 1,0 mmol/l. Praxí a nejnovějšími poznatky je prokázáno, že při pH pitné vody nad 7,4 je zajištěn bezpečný provoz měděných trubek bez ohledu na ostatní parametry. Uvedené parametry jsou legislativně závazné a jsou zabezpečeny v provozu veřejných vodovodních sítí. U vody z vlastního zdroje (studny) je nutné zjistit, zda jsou uvedené parametry v požadovaných mezích. Pokud tomu tak není, je možné použít měděné potrubí uvnitř pocínované. Pro pitnou vodu má měděné potrubí oligodynamický účinek - zabraňuje množení bakterií, což má význam zejména u stagnující vody a rozvodů teplé vody. Na přívodu vody do vnitřního vodovodu z měděných trubek se osazuje mechanický filtr.

6.3 Potrubí z vícevrstvých materiálů

Kromě trubek vyráběných z jednoho materiálu existují také trubky, jejichž stěny jsou tvořeny z více vrstev různých materiálů.

K vícevrstvým trubkám můžeme zařadit tlakové trubky skládající se z vnitřní (základní) PP nebo PE plastové trubky, hliníkové fólie a vnější ochranné PP nebo PE plastové vrstvy. Jednotlivé části trubky jsou mezi sebou spojeny speciálním lepidlem. Konstrukce těchto trubek zmenšuje některé nevýhody plastových trubek. Mají především malou teplotní roztažnost blížící se roztažnosti hliníku a jsou více samonosné. Tyto trubky se mohou použít pro rozvody teplé vody. Spojování se provádí mechanickými spojkami. Některé typy lze po obnažení vnitřní trubky spojovat pomocí tvarovek polyfúzním svařováním a při dodržení doporučení výrobce upevňovat bez kompenzací délkových změn, což je vhodné při uložení potrubí v drážkách.

7 Tepelná roztažnost potrubí

Při projektování a montáži rozvodů teplé vody je nutné přihlížet k tepelné roztažnosti potrubí. Změna délky trubky ΔL (mm) v závislosti na teplotním rozdílu Δt (K) se stanoví podle vztahu:

kde

Δt je rozdíl mezi teplotou při montáži a provozu potrubí nebo rozdíl mezi teplotou studené a teplé vody (K), zpravidla Δt = 55 - 10 = 45 K;
α - součinitel tepelné roztažnosti (mm/m.K) podle tabulky 1;
L - délka trubky (m).

Pokud se nejedná o potrubí, u kterého se má tepelná roztažnost převádět do materiálu potrubí, musí uložení potrubí umožnit změnu délky trubky vlivem tepelné roztažnosti. Proto se potrubí upevňuje pomocí pevných bodů (tvořených např. tvarovkou mezi dvěma objímkami), jež zabraňují posuvu trubek, a kluzných uložení (volných objímek) umožňujících posuv trubek. Tepelná roztažnost trubek se kompenzuje vychýlením ohybového ramene nebo stlačením či roztažením kompenzátoru. Mezi dvěma pevnými body se nesmí nacházet rovná trubka, musí se mezi nimi nacházet ohybové rameno nebo kompenzátor. Ohybová ramena lze vytvořit vhodným řešením trasy potrubí (obr. 4). Pokud je trasa potrubí přímá, musí se na ní nacházet kompenzátor tvaru U, smyčky, lyry nebo kompenzátor osový (ucpávkový, vlnovcový). Pro potrubí z plastů jsou osové kompenzátory nevhodné. U potrubí vedených pod omítkou umožňuje změnu délky trubek vlivem tepelné roztažnosti pružná tepelná izolace.

Obr. 4 Tepelná roztažnost potrubí a ohybová ramena (po kliknutí se obrázek zvětší)

L - délka trubky, ΔL - změna délky trubky v závislosti na teplotním rozdílu, LB - ohybové rameno, PB - pevný bod

Délka ohybového ramene L_B (mm) se stanoví podle vztahu:

kde

C je materiálová konstanta podle tabulky 2;
d_a - vnější průměr trubky (mm);
ΔL - změna délky trubky (mm) stanovená podle předchozího vztahu.

Materiál trubek	Součinitel tepelné roztažnosti α mm/m . K
PE	0,20
PVC-U	0,08
PVC-C	0,07
PE-X	0,15
PP	0,15
PB	0,13
Vícevrstvý s kovovou vrstvou	0,02
Měď	0,017
Korozivzdorná ocel	0,017
Pozinkovaná ocel	0,0116

Tabulka 1 - Součinitelé tepelné roztažnosti α podle prEN 806-4

Materiál trubek	Materiálová konstanta
C
PE	27
PVC-U	34
PVC-C	34
PE-X	12
PP	20
PB	10
Vícevrstvý	301)
Pozinkovaná ocel	1082)
Nerezavějící ocel	45
Měď	61
1) U některých konstrukcí vícevrstvých trubek může mít materiálová konstanta jinou hodnotu, je třeba se řídit dokumentací výrobce. 2) U kompenzátorů tvaru U je možné materiálovou konstantu snížit až na C = 36.

Tabulka 2 - Materiálové konstanty C podle prEN 806-4

8 Tepelná izolace potrubí

U vnitřních vodovodů je třeba proti nadměrným tepelným ztrátám tepelně izolovat přívodní a cirkulační potrubí teplé vody, ve kterém je stálá cirkulace teplé vody (vyhláška č. 193/2007 Sb.). U potrubí vedených pod omítkou umožňuje pružná tepelná izolace také tepelnou roztažnost trubek. Minimální tloušťka tepelné izolace přívodního a cirkulačního potrubí teplé vody se stanoví výpočtem tak, aby součinitel prostupu tepla vztažený na jednotku délky potrubí byl menší nebo roven hodnotě uvedené v tab. 3. Potrubí teplé vody bez cirkulace (zpravidla připojovací a podlažní rozvodná potrubí k výtokovým armaturám) se tepelně neizolují. Důvodem je hygienický požadavek na rychlé vychladnutí stagnující teplé vody, aby bylo omezeno množení bakterií Legionella pneumophila. Pokud je nutné umožnit tepelnou roztažnost potrubí pod omítkou, opatří se potrubí teplé vody bez cirkulace jen nejnutnější vrstvou izolace.

DN potrubí	10 až 15	20 až 32	40 až 65	80 až 125	150 až 200
U (W/m.K)	0,15	0,18	0,27	0,34	0,40

Tabulka 3 - Maximální hodnoty součinitelů prostupu tepla U vztažených na jeden metr
délky u vnitřních rozvodů podle vyhlášky č. 193/2007 Sb.

Součinitel prostupu tepla U vztažený na jednotku délky (W/m.K) lze s dostatečnou přesností stanovit podle vztahu

kde

λ_θ je součinitel tepelné vodivosti materiálu trubky nebo její tepelné izolace (W/m.K);
d_z - vnější průměr vrstvy (trubky nebo její tepelné izolace) (m);
d_v - vnitřní průměr vrstvy (trubky nebo její tepelné izolace) (m);
α_e - součinitel přestupu tepla na vnějším povrchu tepelné izolace trubky (W/m².K), přibližně platí α_e = 10 W/m².K;
d_e - vnější průměr tepelné izolace trubky (m);
m - počet vrstev.

Nejčastějším materiálem tepelných izolací potrubí jsou dnes plastové návlekové izolační trubice z polyetylenu, polyuretanu nebo syntetického kaučuku, které se při montáži nasunou na trubku. Dalšími tepelně izolačními materiály jsou kamenná vlna, pěněné sklo apod. Při izolování potrubí je třeba izolovat také tvarovky.