Použití měděných materiálů pro rozvod plynu, nové TPG 700 01

I. Úvod

Pro rozvod plynu v budovách se až donedávna používalo pouze ocelové potrubí se svařovanými spoji. Nástupem měděného potrubí a tvarovek do technických zařízení budov (TZB) a jeho certifikací pro rozvody plynu se stále častěji používá měděné potrubí a to především proto, že jeho montážní technologie je velmi snadná, provedení rozvodu je estetické a životnost mimořádně vysoká. K častému použití měděných trubek a tvarovek v oblasti plynových rozvodů přispívá nepochybně i to, že instalatérská firma, provádějící instalaci plynovodu, provádí obvykle i rozvody ostatních médií (vody a vytápění) také z měděných trubek. Montážní práce při použití jednotného materiálu, jednotné montážní technologie a tedy i stejného nářadí pro všechny typy rozvodů, se tím zjednodušují a zlevňují.

Ke zvýšenému zájmu o měděné potrubí pro rozvody plynu v budovách přispěl rovněž nástup lisovaných spojů do této oblasti. Jejich použití se vyznačuje vysokou požární bezpečností při provádění montážních prací, což má velký význam také při opravách, všude tam, kde by použití kapilárního pájení bylo problematické.

II. Měděné trubky - jejich základní vlastnosti

Uživatelé znají výrobky z mědi jako výrobky, vyznačující se vysokou životností a spolehlivostí. Z fyzikálních vlastností mědi je vítaná její velmi dobrá tepelná vodivost (305 W/mK) a poměrně malá tepelná roztažnost (α = 0,017 mm/m°C). Měď je baktericidní kov - potlačuje rozvoj bakterií. Samotné měděné trubky jsou vyráběny moderní technologií a platí pro ně přísné předpisy, které zaručují jejich materiální, tvarovou i pevnostní kvalitu. Nejdůležitější normou z tohoto pohledu je ČSN EN 1057. Trubky podle této normy vyrobené, jsou určeny pro celou oblast technických zařízení budov, tedy pro rozvody pitné vody, teplé vody, pro topenářské rozvody, pro rozvody plynů a také pro rozvody topných olejů. Jsou vyráběny z mědi o vysoké čistotě (Cu + Ag min 99,90 % a 0,015 % ≤ P ≤ 0,040 %). Tato třída mědi je označena buď Cu-DHP, nebo CW024A. Podle samotného stavu materiálu jsou trubky dodávány ve třech provedeních a to jako měkké R 220, polotvrdé R 250 a tvrdé R 290. Označení vyjadřuje minimální hodnotu pevnosti v tahu. Měděné trubky mají stoprocentní kyslíkovou bariéru. Pro zákazníka je důležité, že uvedená norma ukládá výrobci za povinnost, vyznačit na trubce (od průměru 10 mm až do průměru 54 mm) nesmazatelným způsobem ve vzdálenostech ne větších než 600 mm tyto údaje:

• číslo normy (EN 1057)
• jmenovité rozměry příčného průřezu (např. 18 x 1)
• identifikaci stavu materiálu R 250 značkou
• identifikační značku výrobce
• datum výroby: (rok a čtvrtletí, nebo rok a měsíc).

Pro trubky o průměru menším než 10 mm a větším než 54 mm pak platí, že musí být nejméně obdobně označeny na obou koncích. Tímto označením má být zajištěno, že pro uvedenou oblast TZB nebudou použity měděné trubky, vyrobené pro jiné účely, např. pro výrobu nábytku apod.

Z hlediska izolací se měděné trubky dodávají jako holé, nebo s izolací proti agresivním vlivům, anebo s tepelnou izolací. Lze je nakoupit v rovných tyčích o délce 5 m, nebo také ve svitcích o délce 25m anebo 50 m. Ve svitcích se ovšem dodávají pouze trubky v provedení měkkém (R 220) a to až do průměru 22 mm. Použití určitého typu trubky je vždy dáno požadavky projektanta a lze si vybrat z nabídky renomovaných výrobců. Dimenze měděné trubky se vždy udává přes povrch trubky a to:

vnější průměr x tloušťka stěny. Je tomu tak zejména proto, že pro nerozebíratelné spoje trubek se stále ještě používá v převážné míře kapilární pájení, kde zásadní úlohu hraje správná velikost kapilární mezery mezi vnějším povrchem trubky a vnitřním povrchem tvarovky. Výpočtem rozvodu je vždy určena dimenze trubky. Její další výběr z normy je dán odbornými předpisy. Pro rozvody plynu je možno použít pouze základní rozměrovou řadu trubek (viz. Tab. 1)

Vnější průměr [mm]	Tloušťka stěny [mm]	Hodnota kapilární mezery [mm]	Hmotnost [kg/m]	Vodní obsah [l/m]
6	1	0,02 až 0,3	0,140	0,013
8	1		0,196	0,028
10	1		0,252	0,050
12	1		0,308	0,79
15	1		0,391	0,133
18	1		0,475	0,201
22	1		0,587	0,314
28	1,5		1,110	0,491
35	1,5		1,410	0,804
42	1,5		1,700	1,195
54	2		2,910	1,963
64	2	do 0,4	3,427	2,827
76,1	2		4,144	4,083
88,9	2		4,859	5,661
108	2,5		7,374	8,332

Tabulka 1: Základní rozměrová řada trubek pro TZB

III. Tvarovky

Spoje měděných trubek se dělí na spoje nerozebíratelné a spoje rozebíratelné. U spojů nerozebíratelných jsou upřednostňovány spoje kapilárně pájené, ale začínají se stále více uplatňovat spoje lisované a od tloušťky stěny trubky a tvarovky 1,5 mm se mohou používat také spoje svařované.

Spoje svařované se ale prakticky používají až nad průměr 108 mm, protože jde o technologii náročnější než je pájení, anebo lisování.

1. Tvarovky ke kapilárnímu pájení

Vyrábějí se podle normy ČSN EN 1254 - 1. Jejich materiál je stejný jako materiál trubek. V případě, kdy potřebujeme přejít z měděné trubky na trubku nebo armaturu z jiného materiálu, je nutno použít tvarovku z přechodového kovu. Tímto přechodovým kovem je červený bronz, anebo mosaz.

2. Tvarovky pro lisované spoje

Evropská norma pro tyto tvarovky je prozatím ve stadiu přípravy tj. prEN 1254-7. Tvarovky k lisování se vyrábějí z mědi a ze slitin mědi podobně jako tvarovky pro kapilární pájení. Každá tvarovka pro lisovaný spoj, určená pro rozvody plynu musí mít zřetelně vyznačeno:

• označení žlutou barvou, nebo nápis GAS, případně PLYN
• hodnotu PN
• odolnost tvarovky proti vysokým teplotám GT

Odolností tvarovky se rozumí především odolnost použitého těsnění vůči těmto vysokým teplotám. Takovýmto těsněním je např. HNBR (akrynitril - butadien - kaučuk). Každé těsnění, použité v rozvodech plynu musí také vykazovat odolnost proti dlouhodobému působení plynu.

3. Navařované tvarovky

Jak již bylo poznamenáno, lze je použít až od tloušťky stěny 1,5 mm a jejich objednávku je nutno specifikovat podle trubek, s nimiž budou tvarovky svařeny.

IV. Pájené spoje

Dělí se podle pracovní teploty při pájení na spoje pájené naměkko tj. spoje, kde tavící teplota pájky při pájení není vyšší než 450 °C a spoje pájené natvrdo - pracovní teplota při pájení je vyšší než 450 °C. To, zda bude použito pájení naměkko, nebo natvrdo, určují předpisy (viz. Tab. 2).

Oblast použití	Pájený spoj
	Tvrdý	Měkký
Zemní plyn	+	-
Tekutý plyn	+	-
Pitná voda do Ø 28 mm (a včetně)	-	+
Pitná voda nad Ø 28 mm	+	+
Teplovodní vytápění	+	+
Horkovodní vytápění (nad 110 °C)	+	-
Topný olej	+	-
Podlahové vytápění	+	-
Chladící zařízení	+	-

Tab. 2 Pájené spoje podle použití

Ve všech v tabulce č.2 uvedených rozvodech se mohou, kromě LPG, používat řemeslně připravené hrdlové spoje, které vycházejí levněji, ale často jsou i zde upřednostňovány tvarovky vyrobené v továrně.

Správný technologický postup při kapilárním pájení zahrnuje:

• uříznutí trubky řezačkou (ale u trubek R 220 to má být pilka s jemnými zuby)
• sražení vnější a vnitřní hrany trubky (odjehlení)
• kalibrování trubky (u trubek dodávaných ve svitcích bezpodmínečně)
• očištění povrchu trubky a vnitřku otvoru tvarovky.
• nanesení tavidla na konec trubky (při pájení měď - měď při použití fosforových pájek není nutné)
• zasunutí trubky do tvarovky až na doraz
• očištění okolí spoje od přebytečné pasty nebo tavidla
• pájení
• očištění spoje

Protože životnost rozvodů úzce souvisí s kvalitou provedených spojů, podívejme se na příčiny, které mohou vést ke snížení celkové životnosti.

a) Nezkalibrovaná trubka - špatná hodnota
kapilární mezery - pájka zateče nerovnoměrně.

b) Zúžený průřez tavidlem naneseným do trubky.

c) Řezáním zúžený průřez - nezkalibrovaný.

d) Správně provedený spoj.

Obr. č. 1 Nejčastěji se vyskytující chyby při kapilárním pájení

Na obr. č. 1 d) je vidět, že pokud je spoj řádně připraven, pájka nepřeteče v žádném případě hranu zasunuté trubky a vyplní celý spoj rovnoměrně. Nedojde ke zúžení průtočného průřezu. Toto zúžení (obr. 1 b, 1 c) má za následek místní prudké zvýšení rychlosti, prudký pokles tlaku a v rozvodech vody v samotném důsledku i možný vznik kavitace. U rozvodů plynu znamená takové místo, zúžené neodborným provedením spoje, zvýšení tlakových ztrát.

V. Lisované spoje měděného potrubí

Lisované spoje měděného potrubí se používají pro rozvody vody, vytápění a v současné době již také i pro rozvody plynu. Bylo řečeno úvodem, že jde o technologii rychlou, spolehlivou, s vysokou požární bezpečností

1. Trubku zkrátit - kolečkový řezák nebo jemnozubá pilka		2. Trubku vnitřně i vně odhrotovat případně zkalibrovat		3. Zkontrolovat správný dosed těsnícího kroužku
4. Lisovací spojku lehkým otáčením posouvat až na doraz		5. Lisovací čelist nastrčit na lis a fixační čep vsunout-zasmeknout		6. Provést zalisování

Obr. č. 2 Technologický postup lisovaného spoje

VI. Některé odlišné montážní zásady pro měděné trubky

• Pravidlo toku, tak jak je někdy tato zásada u rozvodů pitné vody nazývána, nás upozorňuje na to, že v situacích, kdy chceme kombinovat měděné potrubí s potrubím pozinkovaným, což je např. při renovaci bytových domů, může být měděné potrubí použito až na konci rozvodu. Je tomu tak proto, že pitná voda a také teplá voda obsahují velké množství kyslíku, který by spolu s měděnými ionty mohl způsobit bodovou korozi pozinkovaného potrubí. Také v cirkulačních soustavách teplé vody by proto měl mít ocelový ohřívák povrchovou ochranu. Toto neplatí v topenářských rozvodech, protože zde se považuje vodní obsah otopné soustavy z hlediska obsahu plynů a tedy i kyslíku za uklidněný (zbavený plynů).
• Přechod z měděného potrubí na armatury z jiného kovu je nutno vždy provést tvarovkami z přechodového kovu. Je jím buď červený bronz nebo mosaz.
• Ocelové závěsy a konzoly trubek by měly mít izolační vložku.
• Zaslepení potrubí je nutno vždy provést normalizovaným víčkem.
• Dilatace se u měděného potrubí nemusí řešit do délky 3m, u podlahového vytápění do délky 5m.

VII. Tepelné dilatace měděného potrubí

Tepelná dilatace (roztažnost) měděného potrubí se dá vypočítat ze vztahu:

ΔI = l_o . α . Δt

kde

ΔI	roztažnost trubky [mm]
lo	délka trubky před ohřátím [m]
α	součinitel tepelné roztažnosti (α = 0,017 mm/m .°C)
Δt	rozdíl teplot [°C; K]

Měď má malou hodnotu součinitele tepelné roztažnosti a proto se u trubky nemusíme touto dilatací zabývat a to: do délky 3m u holé měděné trubky a do délky 5m u trubky oplášťované (u podlahového vytápění). Při delších rozměrech trubky se dilatace řeší:

1. správným umístněním závěsů trubky
2. vhodným kompenzátorem

Obr. č. 5 Vymezení tepelné dilatace měděného potrubí umístěním
závěsů potrubí do správné montážní vzdálenosti "A".

Správná montážní vzdálenost "A" umožní vykývnutí ramene trubky při tepelné dilataci. Příliš velké rameno "A" by ale mohlo způsobit chvění trubky a hlučný provoz.

Obr. č. 6 Používané typy kompenzátorů

Obr. č.7 Kompenzátor "U"

Vnější průměr d (mm)	Vyrovnání
	dilatace Δl (mm)
	12	25	38	50
12	196	281	347	398
15	218	315	387	445
18	240	350	430	495
22	263	382	468	540

Tabulka č. 4 Určující rozměr kompenzátoru "R" v závislosti na vnějším průměr trubky a velikosti dilatace.

VIII. Závěsy trubek a jejich izolace

Uchycení trubek musí vždy umožňovat jejich axiální (osový ) pohyb, s výjimkou pevných bodů měděného rozvodu. Izolace trubek se provádí jako izolace proti agresivním vlivům (trubky opláštované)#viz obr. č.8, anebo jako izolace tepelná viz.obr. 9 .

Obr. 8 Oplášťované měděné trubky

Obr. 9 Měděná trubka s tepelnou izolací

IX. Kvalifikace pracovníků

Montážní práce podle TPG 700 01 mohou provádět jen organizace, které mají k této činnosti oprávnění a zaměstnanci, kteří splňují podmínky odborné způsobilosti. Rozumí se tím, že montážní pracovník musí mít především "Osvědčení" od ITI. Toto osvědčení platí 5 let. Pokud bude provádět nerozebíratelné spoje, musí mít pro kapilární pájení "Osvědčení o zkoušce páječe podle ČSN EN 13133". K přezkoušení se musí dostavit jednou za tři roky. Pro lisování musí mít "Osvědčení o proškolení a přezkoušení z odborné způsobilosti k montáži lisovaných spojů na potrubí z měděných materiálů", které platí 5 let.

X. Závěr

Rozvody plynu měděným potrubím musí být provedeny podle TPG 700 01. Dobrá znalost těchto pravidel je základem úspěšné činnosti každého odborníka, který se zabývá měděnými rozvody v oblasti domovních plynovodů. HCPC Vám umožní získat bezplatně výtisk těchto pravidel, pokud vyplníte na webových stránkách HCPC anketu, která je tam uvedena. Anketa zde.
Pokud hledáte údaje, týkající se přezkoušení u ITI, najdete je na adrese: www.iti.cz

Dále uvádím, že k problematice nových technických pravidel TPG 700 01 bude přednáška na školení revizních techniků v Pardubicích, Plynostav - Regulace plynu a.s. Školení proběhne ve dnech 15. 5. až 18. 5. 2006 a organizuje je vzdělávací středisko GAS, s.r.o. Praha.

Také na plynárenské akci GAS 2006, která se koná 30. a 31. května 2006, v Hradci Králové, v Amber hotel Černigov, bude přednáška na toto téma.