Классификация основных видов водопроводных труб и особенности их эксплуатации

Водопровод — важнейшая коммуникация для обеспечения хозяйственно-питьевых и производственных нужд человека, тушения пожаров. Качество воды и рабочие параметры во многом зависят от составляющих системы. Водопроводные трубы — основной элемент для транспортировки жидкости в сети от источника до потребителя. В продаже множество видов изделий, различающихся материалом, характеристиками и ценой. Монтаж каждого из них предполагает применение определенных технологий.

Виды водопроводных труб и основные требования

Вода поставляется для различных целей:

• питья, приготовления пищи;
• для полива;
• пожаротушения;
• горячего водоснабжения;
• обеспечения производственно-технологического цикла.

Для наружных или внутренних сетей водоснабжения применяют трубы:

• стальные прямошовные по ГОСТ 10704;
• медные для воды и газа ГОСТ 52318;
• напорные из полиэтилена по ГОСТ 18599;
• напорные из термопластов по ГОСТ 52134;
• многослойные из металла и полимеров по ГОСТ 53630;
• асбестоцементный по ГОСТ 539-73;
• чугунные по ГОСТ 21053.

Стандарты нормируют внутренний и наружный диаметр трубы, толщину стенки, массу погонного метра, прочность, состав и свойства материалов. Конструкции должны быть устойчивы к постоянному давлению, выдерживать рабочую температуру среды. На внутренней и внешней поверхности не допускаются повреждения, деформации, трещины или раковины.

Наружный водопровод прокладывают под землей, внутреннюю сеть располагают в здании вдоль или в толще стен, под плинтусами или под полом.

Наиболее высокие требования к качеству труб для снабжения дома питьевой водой. Опасные вещества могут проникнуть в жидкость и навредить здоровью человека. Так переизбыток меди ведет к заболеванию циррозом печени, а повышенная концентрация железа — к отложению токсичных соединений в органах человека.

Основные характеристики — наружный (Дн), условный или номинальный(Ду или DN) диаметры, толщина стенки. Изделия диаметром 5-102 мм классифицируются как малоразмерные, 103-427 — средние, свыше — большемерные.

*

Водопроводные сети рассчитывают на определенный показатель давления:

• до 12 атмосфер — низкого давления;
• 12-25 — среднего;
• свыше 25 — высокого.

В квартирах или частных домах трубы должны выдерживать напор не менее 2 атм. Давление в системе внутреннего пожарного водопровода выше — до 10 атм.

Для передачи холодной воды используют трубы с пределом температурной устойчивости до +46°. Транспортировку более высокотемпературной среды осуществляют «горячие» трубопроводы.

На вопрос, какие трубы лучше использовать для водопровода, можно ответить, рассмотрев все варианты и взвесив достоинства или недостатки каждого.

Стальные водопроводные трубы

Стальные профили — традиционный материал для изготовления наружного и внутреннего водопровода. Они обладают механической прочностью и износоустойчивостью, воспринимают многократные нагрузки от перепадов давления или температуры в сети.

Профили изготавливают из углеродистой стали методом проката (холодного или горячего), фальцовки или сварки. Лист нарезают на полосы, выравнивают, сваривают по прямой или спиральной линии. Трубы испытывают на прочность при сплющивании и повышенном гидравлическом давлении.

Потребность в стальных трубах велика. Более 10% всего выпускаемого металла расходуется на производство этих изделий.

Стальные трубы применяют:

• для прокладки водо- или газопроводов;
• в промышленном и гражданском строительстве;
• при прокладке автомагистралей;
• в производстве судов, самолетов, автомобилей;
• в металлургической промышленности.

В ЖКХ конструкции используют для организации систем наружного и внутреннего водоснабжения, отопления. Для внешней прокладки применяют изделия сечением до 150 мм. При подборе диаметра трубы для холодного водопровода в частном доме нужно руководствоваться длиной коммуникации:

• до 10 м — 20 мм;
• до 30 м — 25 мм;
• более 30 м — 32 мм.

Систему собирают сваркой или с помощью фитингов. Для резьбовых соединений производят разнообразные комплектующие.

Главный недостаток стальных коммуникаций — неустойчивость к электрохимической коррозии.

Агрессивное действие почвенной влаги или транспортируемой жидкости постепенно разрушает металл, приводит к образованию отверстий в стенках, сквозных язв или питтингов.

*

Нормативный срок службы водопровода — стояка или подводки — из стальных труб не превышает 15 лет. На деле возможно действие деструктивных факторов, укорачивающих продолжительность эксплуатации. Например, холодная вода способствует более быстрой коррозии, чем горячая. Образование конденсата на поверхности трубопровода ускоряется из-за разности температур, что приводит к разрушению металла.

Чтобы избежать контакта водой и кислородом, воздействия блуждающих токов, поверхность материала покрывают защитным слоем из цинка или полимеров. В наружных сетях применяют протекторную катодную защиту.

Оцинкованные трубы

Более продолжительный срок эксплуатации у оцинкованных профилей. Связано это с тем, что покрытие препятствует взаимодействию стали с влагой, а при прохождении воды на внутренних гладких стенках образуется меньше отложений.

В самой системе практически отсутствуют окалина или кусочки ржавчины, приводящие к образованию неровностей в просвете. Это увеличивает пропускную способность оцинкованной водопроводной трубы, поэтому для домашней системы достаточно использовать отводы диаметром 20 мм.

Нормативы определяют продолжительность службы водопровода из оцинковки в 30 лет. В реальности этот срок выше — до 50-70 лет.

Оцинковку проводят тремя способами:

• гальваническим — нанесением защитного слоя на изделие, помещенное в электролит, путем электролиза;
• горячим цинкованием — покрытие закрепляется на поверхности при погружении детали в расплав металла;
• холодным цинкованием — защитный состав напыляют или наносят окрашиванием;
• диффузным — обработка парами цинка происходит при повышенном давлении и температуре.

Наиболее качественная защита образуется в последнем случае.

Диаметры стальных оцинкованных труб согласно сортаменту 6-150 мм (условный проход). Наружное сечение изделий — 10,2-165 мм. Длина профилей 4-12 м. Толщина стенок варьируется от 1,8 до 5,5 мм. При этом масса конструкций с покрытием превышает черные стальные на 3%.

Сборка водопровода осуществляется преимущественно резьбовыми соединениями с фитингами. При использовании сварки повреждается защитный слой. Впоследствии в этих местах образуются очаги коррозии. Тем самым теряется смысл устройства системы из оцинковки, так как долговечность снижается до показателей простых черных труб.

Для предотвращения повреждений покрытия при сварке используют напыление на область сварного шва цинкового состава, специальные флюсы или электроды с рутиловым покрытием.

Нержавеющие

*

Трубы из легированной коррозионно-стойкой стали долговечны, не подвержены разрушающему действию воды. Они способны прослужить до 400 лет. Продукты окисления не скапливаются на стенка, не попадают в бытовой водопровод. Все чаще изделия из нержавейки заменяют обычную углеродистую сталь несмотря на более высокую цену материала и трудоемкость монтажа.

Конструкции из нержавейки соответствуют санитарно-гигиеническим нормам, хорошо переносят гидроудары, устойчивы к критичным температурам. Повредить нержавейку может вода с избыточным содержанием хлора, поэтому после дезинфекции рекомендуется тщательно промыть систему.

Нержавеющие трубы применяют в различных областях:

• водо-, тепло- и газоснабжении;
• пожаротушении;
• устройстве каналов при кондиционировании воздуха;
• укладке «теплого пола»;
• для защиты силовых электрических кабелей.

Собирают водопровод с помощью пресс-фитингов, изготовленных также из нержавеющей стали, сваркой вольфрамовым электродом в инертной среде. В промышленных условиях применяют лазерную сварку.

Все большее распространение получает устройство водопровода из гибких гофрированных труб. Их достоинства — возможность прокладки в труднодоступных местах, монтажа линий большой протяженности, устойчивость к динамическим или вибрационным нагрузкам.

Медные

Водопроводы из меди гораздо больше распространены в Европе, чем в нашей стране. Они проверены временем и заслуживают внимания в связи с большим сроком безаварийной работы.

Достоинства медных труб:

• устойчивость к коррозии — медь нечувствительна к хлору, разбавленным кислотам или щелочам;
• стойкость к перепадам температуры в пределах -100°С…+250°С, колебаниям давления;
• на стенках не образуются наросты, не поселяются бактерии, так как ионы меди для них губительны;
• при регулярном обслуживании срок эксплуатации превышает 50 лет.

Медные трубы для водопровода в квартире подвергают дополнительной обработке — отжигу. Это придает мягкость и эластичность изделиям, они легко гнутся и режутся. Такие коммуникации выглядят очень декоративно. Не требуется дополнительная окраска защитными составами.

К недостаткам относятся:

• более высокая по сравнению со стальными аналогами цена;
• для стыкования можно использовать только медные фитинги, так как металл образует со сталью гальваническую пару, способствуя ее разрушению;
• сборку системы проводят специальным оборудованием, что увеличивает цену монтажа.

Трубы соединяют высокотемпературной пайкой или с помощью фитингов, которые должны быть комбинированными. Нарезка мягкого металла не допускается.

Полимерные трубы

*

Революция в химической промышленности ознаменовалась появлением новых материалов в строительстве. Из термопластов или реактопластов изготавливают различные виды полимерных водопроводных труб:

• полиэтиленовых ПЭ;
• поливинилхлоридных ПВХ;
• полипропиленовых ПП;
• полиамидные ПА;
• полибутиленовые ПБ;
• стеклопластиковые;
• стекловолоконные;
• эпоксидные или полиэфирные.

Диаметр полиэтиленовых напорных профилей — 16-1600 мм. Толщина стенки рассчитана на восприятие рабочего давления 4-20 бар. Изделия с сечением до 40 мм используют для домашнего водопровода, до 160 — для стояков или канализации. Большеразмерные применяют в сфере производства.

Маркируются полиэтиленовые трубы по плотности — от 63 до 100 (кг/м³). Менее плотные материалы механически неустойчивы. Из них изготавливают безнапорные конструкции — летний душ, полив, канализационные сливы. ПЭ 80 прочнее, их используют для устройства холодного трубопровода внутри дома. Для подачи горячей воды и отопления применяют ПЭ 100.

Монтируют полиэтиленовые трубопроводы с помощью компрессионных или терморезисторных фитингов, сваркой встык.

Из поливинилхлоридных труб прокладывают наружный водопровод. Они серого цвета, выпускаются длиной 1, 2, 3 и 6 м. Номинальный диаметр изделий — 90-500 мм. Рассчитаны на давление 6-16 бар. Монтируют их без муфт или сварки. На одном конце сформирован раструб с кольцевым уплотнителем, куда вставляют другую часть круглого профиля. Соединение полностью герметично, выдерживает нормативные нагрузки.

Достоинства труб из полимеров:

• устойчивость к химической и электрической коррозии, воздействию агрессивных сред;
• безвредность, отсутствие вредных выделений в транспортируемую жидкость;
• гладкость внутренней поверхности, на которой не задерживаются загрязнения;
• низкая теплопроводность, уменьшающая потери энергии и образование конденсата;
• малый вес и пластичность, что упрощает транспортировку и монтаж;
• плохая звукопроницаемость, уменьшающая уровень шумов при прохождении воды.

При реконструкции систему легко переделать, разрезав коммуникации и подключив новую ветку с помощью фитинга. Устройство водопроводов из полимерных труб дешевле аналогичного из стали на 30-40%.

Недостатки у изделий, свойственные всем пластикам:

• неустойчивость к ультрафиолету;
• высокий коэффициент линейного термического расширения;
• хрупкость при низкой температуре;
• большинство из них не горят, но поддерживают горение, при этом выделяют вредные вещества;
• ограничения по рабочему давлению и температуре.

Наиболее термостойкие трубы из сшитого полиэтилена PEX, который производят под высоким давлением. Используют для холодного и горячего водоснабжения. Выдерживает температуры до +95° и напор до 20 атм.

Металлополимерные

*

Металлопластиковые трубы производят методом экструзии, нанося на каркас из сетки, проволоки или фольги расплав полимеров.

Металлопластиковые материалы объединяют достоинства металлических и полимерных видов труб для отопления или водопровода:

• устойчивость к коррозии, химическому воздействию;
• малое термическое расширение;
• износоустойчивость;
• простой монтаж с применением разъемных, обжимных или пресс-фитингов;
• рабочий температурный диапазон до 95°- 110° и давление до 10 бар, выдерживают многократную заморозку;
• срок эксплуатации до 30 лет.

Металлопластик сохраняет форму при изгибе, не выделяет в воду вредных соединений.

Недостатки водопроводов из металлополимеров:

• меньшая, чем у стальных труб, механическая прочность;
• не применяются при давлении, превышающем 10 бар, и температуре от 110°;
• некоторые виды подвержены усталостному разрушению.

Совокупность положительных качеств делает этот материал перспективным для широкого применения в различных областях строительства.

Гидравлический расчет

Чтобы определить наиболее экономичные сечения водопровода, проводят гидравлический расчет. Должно выполняться условие обеспечения требуемого расхода воды, сохранения давления и минимальных потерь напора. Учитываются:

• расчетное направление движения воды;
• расход согласно нормам водопотребления;
• характеристики водоразборной арматуры и количество точек;
• коэффициент перенаселенности жилья;
• потери напора из-за трения по всей длине трубы.

По результатам расчета подбирают диаметр водопроводных труб исходя из таблицы размеров и сортамента изделий.

Для определения потерь напора используют таблицы Шевелева или онлайн-программы.

В таблицах для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластиковых и стеклянных водопроводных труб содержатся готовые показатели в зависимости от диаметра, материала, длины линии, давления в сети. Потери определяют на каждом участке и суммируют. По найденному значению определяют требуемый расход и мощность насоса.

Водопроводная система — сложная инженерная коммуникация. Важно выбрать трубы с учетом их технических, правильно выполнить монтаж.