Plasty dnes už bežne nahrádzajú tradičné materiály ako je napr. oceľ, liatina, farebné kovy, drevo a pod. Pri vykurovaní využívajú teplú vodu, vedenú v rúrkach, ktoré sú zabudované v podlahe. Pôvodne sa začali používať plasty najskôr pre nízkoteplotné veľkoplošné plochy podlahovej vykurovacej sústavy.
Teplovodné podlahové vykurovanie má celý rad svojich predností. Plasty, ktoré sa využívajú sú veľmi flexibilné. Zároveň je potrebné pamätať aj na to, že majú samozrejme aj nejaké negatívne vlastnosti, ktoré môžu v niektorých prípadoch znehodnotiť funkčnosť vykurovania. Znalosti o fyzikálnych vlastnostiach plastov nám tak uľahčia rozhodovanie, ktorý materiál použiť k danému účelu a na základe toho nám pomôžu zvoliť najvhodnejšiu metódu spájania plastov.
Pozitívne vlastnosti plastov:
- nízka hmotnosť,
- jednoduché spájanie materiálu,
- odolnosť voči chemickým látkam,
- odolnosť voči korózii,
- odolnosť voči inkrustácii (potrubie sa nezanáša),
- nízke hydraulické straty v potrubí,
- nízka tepelná a elektrická vodivosť,
- dlhá životnosť,
- zdravotná nezávadnosť k ľudskému zdraviu.
Negatívne vlastnosti plastov:
- menšia pevnosť materiálu v porovnaní s kovovými materiálmi,
- menšia odolnosť voči vysokým teplotám,
- deštruktívne účinky ultrafialového žiarenia na plasty,
- slabá odolnosť voči mechanickému poškodeniu,
- vysoká tepelná rozťažnosť,
- nebezpečenstvo prenikaniu difúzneho kyslíka do teplonosnej látky.
Ako sa vyrovnať s nevýhodnými vlastnosťami plastov
Je všeobecne známe, že plasty majú menšiu pevnosť ako kovy. Plastové potrubie je možné používať iba pri tlaku a teplote, ktoré sú odporúčané výrobcom. Pri ich využívaní platí obmedzenie, že točné napätie v rúrke nesmie prekročiť pôvodnú povolenú hodnotu pre najvyššiu prevádzkovú teplotu, ktorá je stanovená výrobcom. Splnenie tejto podmienky však automaticky nezaručuje aj dlhodobú životnosť potrubných rozvodov. Je potrebné zabrániť, aby v potrubí vznikalo prídavné napätie, ktoré vzniká vplyvom tepelných dilatácií. V potrubnej sústave musí byť teda nainštalované spoľahlivé zariadenie, obmedzujúce najvyšší dosiahnuteľný tlak.
Menšia odolnosť voči vysokým teplotám
Potrubie nesmie byť inštalované v blízkosti tepelných zdrojov, ktoré by mohli prispieť k zvýšeniu teploty nad povolenú hranicu. V potrubnej sústave musí byť nainštalované spoľahlivé zariadenie, obmedzujúce najvyššiu dosiahnuteľnú teplotu. Je nutné zamedziť prenosu tepla priamym dotykom aj sálaním tak, aby neboli prekročené medzné hodnoty. Potrubie nesmie byť trvalo vystavené slnečnému žiareniu. V niektorých nutných prípadoch je potrebné potrubie chrániť špeciálnym reflexným náterom alebo ho oddeliť od zdroja žiarenia, prípadne priameho slnečného svitu a to použitím ochrannej zásteny.
Malá odolnosť voči mechanickému poškodeniu
Potrubie musí byť chránené proti mechanickému poškodeniu, napríklad zavedením ochrannej rúrky všade tam, kde sa vyskytujú rôzne mechanizmy alebo je presúvaná záťaž. Je nutné zabrániť vzniku a šíreniu vibrácií. Slabým miestom bývajú najčastejšie spoje. Preto je nutné obzvlášť dbať na dodržiavanie technologického postupu pri spájaní.
Vysoká tepelná rozťažnosť
Všetky materiály sa rozťahujú a zmršťujú v závislosti na okolitých zmenách teploty. U plastov je spravidla tepelná rozťažnosť rádovo vyššia ako u kovových materiálov. S tým treba počítať už pri návrhu a zabezpečiť, aby vplyvom dilatácie nedochádzalo v potrubí k neprimeranému namáhaniu materiálu.
Nebezpečenstvo prenikania difúzneho kyslíka do vykurovacej sústavy
Difúzny kyslík podporuje koróziu kovových častí vykurovacej sústavy a môže podstatne skrátiť jej životnosť. Na základe toho niektorí výrobcovia vyrábajú plastové potrubia z niekoľkých vrstiev. Jedna vrstva tvorí tzv. kyslíkovú bariéru. Ak sa rozhodneme použiť potrubie bez tejto ochrany je nutné potrubný okruh s plastovým potrubím oddeliť od ostatných častí výmenníkom tepla. V okruhu s plastovými rúrkami bez kyslíkovej bariéry sa používajú inhibítory korózie podľa použitých konštrukčných materiálov.
PROJEKTOVANIE POTRUBNÝCH ROZVODOV PRE PRIPOJENIE VYKUROVACÍCH TELIES PLASTOVÝM POTRUBÍM
Ďalším dôležitým krokom po zvolení vhodného druhu materiálu je návrh potrubných okruhov a ich spôsob pripojenia k zdroju tepla. Návrh musí zodpovedať vlastnostiam použitého materiálu, najmä s ohľadom na pomerne vysokú tepelnú rozťažnosť a ochranu plastového potrubia proti mechanickému poškodeniu. Pre vykurovanie rodinných domov je vhodné použiť napr. vykurovaciu sústavu s centrálnym prívodom vykurovacej látky, do každého poschodia k rozdeľovaču a zberaču. Jednotlivé vykurovacie telesá sú samostatne pripojené k potrubiam z plastov. Potrubie je vedené najkratšou cestou pod podlahou.
Zásady správneho návrhu:
Rovné potrubné úseky by mali byť čo najkratšie, pretože do dlhých úsekov by bolo nutné vkladať kompenzátory. Medzi dvomi pevnými bodmi nesmie byť rovný úsek.
Dostatočný počet zmien smeru potrubných trás zamedzí vznikaniu prídavných napätí v pozdĺžnom smere rúrky.
Potrubie vedené podlahou alebo stenou je potrebné chrániť pevnou rúrkou z PVC alebo z CPVC.
Vnútorný priemer ochrannej rúrky sa volí tak, aby vznikol dostatočný priestor, umožňujúci trúbke voľný pohyb. Potrubia z plastov je možné zapustiť do podlahy alebo zamurovať. V zamurovanej časti sa nesmie potrubie spájať.
TEPLOTNÁ ROZŤAŽNOSŤ PLASTOVÝCH RÚR
V nesprávne navrhnutom potrubí pôsobia vplyvom zmeny teploty procesy, ktoré ohrozujú spoľahlivosť prevádzky. Teplotná rozťažnosť plastových rúrok je rádovo vyššia, než rozťažnosť u kovových trubiek.
Ochrana pred účinkami teplotnej rozťažnosti:
Proti dôsledkom dilatácie a kontrakcie je možné chrániť potrubie niekoľkými spôsobmi. Najúčinnejším spôsobom je návrh rozvodu s vylúčením dlhých rovných úsekov. Dilatácia potrubia sa najčastejšie zachytáva v miestach zmeny smeru.
Ak nemáme možnosť uplatniť túto metódu, nezostáva než použiť kompenzátory:
a) lyrový kompenzátor,
b) osový kompenzátor,
c) dilatačnú slučku,
d) expanznú spojku, t.j. vloženie pružnej hadice do vodorovného úseku.
Kompenzátory sú však neestetické. Ich umiestnenie v obytných priestoroch je nevhodné a pri inštalácii vykurovania sa im je lepšie vyhnúť. Typy a) až c) vykazujú pri použití nižšiu spoľahlivosť a preto je v praxi najlepšie využiteľná len expanzná spojka.
Ak nestačí eliminovať dĺžkové zmeny potrubia zmenami smeru, je potrebné použiť tzv. expanzné spojky. Pri použití expanznej spojky je potrebné dbať na to, aby na expanznú spojku nepôsobili torzné sily ani pri montáži, ani pri prevádzke. Tiež je nutné, aby osi oboch trubiek ležali v jednej rovine.
Nízkoteplotné podlahové vykurovanie
Vo vykurovaní sa začalo používať potrubie z plastov práve pri podlahovom vykurovaní. Mnoho firiem používa svoje vlastné technologické postupy pre montáže a využíva rôzne špeciálne materiály. My sa zmienime len o všeobecných zásadách, majúcich vzťah k používaným plastom. Teplovodné podlahové vykurovanie je vhodné do rodinných domov, pre športové objekty, bazény, kancelárie a aj pre niektoré priemyselné haly.
Základné požiadavky na materiál trubiek:
- dlhodobá životnosť - minimálne 50 rokov,
- predpokladaná tlaková odolnosť - minimálne 0,6 MPa,
- minimálna teplotná odolnosť - 55 ° C,
- z hľadiska montáže je nutná jednoduchá tvarovateľnosť.
Pri podlahovom vykurovaní je materiál najviac namáhaný v jeho ohyboch. Najčastejšie sa používajú vysoko flexibilné rúrky z polyetylénu v rôznych modifikáciách a so špeciálnou štruktúrou. Sú spravidla opatrené kyslíkovou bariérou. Technické vybavenie vykurovacej sústavy musí byť také, aby v žiadnom prípade nemohla byť prekročená vyššie uvedená teplota a tlak. Spôsob spracovania materiálu rúrok býva patentovo chránený a rúrky sa predávajú pod obchodnými názvami s číselným kódom. Rúrky sa do podlahy inštalujú podľa odporúčaní výrobcu. Nedodržanie technologického postupu môže spôsobiť závažné problémy.
Rozlišujeme dva základné spôsoby inštalácie podlahového vykurovania:
1. Teplovodné rúrky sú ukryté pod vrstvou betónu.
2. Inštalácia rúr s vylúčením mokrého procesu ( plocha je pokrytá rôznymi materiálmi , časté je v tomto prípade kazetové usporiadanie.)
Častejšie je používaná inštalácia s betónovou vrstvou. Pre obytné plochy je najnižšou potrebnou hodnotou pre pevnosťou cementu, na výrobu betónovej krycej vrstvy hodnota 22,5 MPa, výška betónovej vrstvy musí byť minimálne 65 mm. Do betónových zmesí sa pridávajú plastifikátory a látky zvyšujúce tepelnú vodivosť. Betónové vrstvy sú opatrené dilatačnými škárami. Veľkosť betónovej plochy by nemala presahovať 40 m2. Plocha by mala mať štvorcový tvar. Ak to nie je možné dodržať, pomer strán by nemal presahovať 1,5 : 1. Dilatačné škáry sa vypĺňajú plastom, alebo sa do nich následne vkladajú špárovacie profily.
Dilatačné škáry musia byť taktiež na všetkých miestach a častiach susediacich s podlahou, t.j. pri stenách, dverách, nosníkoch, schodiskách a pod. Okrajové dilatačné škáry sú široké najmenej 10 mm. Návrh teplovodného podlahového vykurovania, výpočtové postupy, ani postupy montáže nie sú predmetom tejto kapitoly.
TEPELNÉ IZOLÁCIE
Plasty majú oproti kovom podstatne vyšší tepelný odpor. Napriek tomu je potrebné časti potrubia, vedené nevykurovanými priestormi opatriť tepelnou izoláciou. Je možné použiť bežné tepelnoizolačné materiály, ktorých chemické zloženie nerozrušuje materiál rúrok. Plastové potrubie sa nesmie izolovať plstenými pásmi. Tepelná izolácia nesmie brániť dilatačným pohybom potrubia, aby sa potrubie mechanicky nepoškodilo.
SPÁJANIE POTRUBIA Z PLASTOV PRE VYKUROVANIE
Pre teplovodné vykurovacie sústavy sa používajú dva spôsoby spájania rúrok: polyfúzne zváranie a lepenie. Súčasťou dodávky materiálov pre podlahové vykurovanie od výrobcov sú tvarovky, prechodky a mechanické spojky. Je vhodné používať len taký materiál, ktorý je výslovne určený a odskúšaný pre vykurovanie.
Polyfúzne zavarovanie
Polyfúznym zváraním rozumieme zváranie do nátrubkov a tvaroviek, bez použitia prídavného materiálu. Pri tomto spôsobe spájania používame polyfúznu zváračku s ohrievacími nástavcami. Zváračka môže byť buď strojová alebo ručná. Styčné plochy trubiek aj tvaroviek sa v mieste zvaru natavia ohrievacím nadstavcom. Po natavení sa rúrka zasunie do tvarovky a pritlačí. Zváracia teplota pre polyfúzne zvary je 200 až 260 °C, podľa druhu spájaného materiálu. Styčné plochy oboch spájaných častí sú dostatočne veľké a spoje vykazujú dobrú pevnosť a spoľahlivosť.
Spájanie rúrok lepením
Pre spájanie potrubia z PVC a chlórovaného PVC sa používa lepenie. Lepenie možno rozdeliť do dvoch skupín:
Zváranie za studena, kedy je chemická látka naleptaná na povrchy oboch spájaných častí a po spojení dochádza k fúzii jednej a druhej hmoty.
Druhou možnosťou je lepenie s prídavným lepidlom. Medzi povrchmi tak zostáva tenká vrstva lepidla. Tento spôsob lepenia je menej náročný, na presnosť tvaroviek a aj na kvalitu rúrok. Pri oboch spôsoboch spájania je potrebné starostlivo dodržiavať technologický postup, ktorý je daný výrobcom potrubia.
POSTUP PRI SPÁJANÍ TRUBIEK LEPENÍM
Rezanie trubiek
Plastové trúbky je možné rezať pomocou príslušných nástrojov alebo použitím ručnej píly. Odporúčaná obvodová rýchlosť pre kotúčové píly je asi 1 830 otáčok, pre pásové píly 900 otáčok. Najvhodnejšie sú píly s karbidovým ostrím. Pre menšie priemery je možné použiť rezačky na trúbky, alebo strihacie kliešte na plastové rúrky.
Odstránenie ostrapkov, odrezkov a skosenie
Všetky odrezky a zvyšky materiálu musia byť odstránené z vonkajšieho i vnútorného povrchu rúrky. Používa sa k tomu špeciálne upravený tribitový odstraňovač odrezkov, nôž, alebo pologuľatý pilník. Koniec trubky je nutné zvnútra začistiť a z vonkajšej strany vytvoriť skos. Zošikmenie sa robí buď hrubým pilníkom alebo špeciálnym prípravkom na skosenie.
Zdrsnenie
Po prerezaní, začistení a vytvorení skosenia je potrebné spojené časti zdrsniť. Zdrsnenie sa prevedie jemným brúsnym papierom alebo brúsnym plátnom č. 80. Nesmie sa k tomu však použiť list píly alebo kotúč brúsky. Koniec rúrky sa zdrsní do dĺžky asi o 1 cm dlhšej, než je dĺžka spoja.
Príprava montáže
Pred lepením sa všetky spojky, fitingy a aj potrubie nechajú vytemperovať po dobu najmenej jednej hodiny v miestnosti, v ktorej budeme spájania vykonávať.
Čistenie
Čistenie sa môže vykonávať organickými alebo alkalickými látkami. Najčastejšie sa používa acetón, etanol, trichlóretylén, vodné roztoky aktívnych zložiek pracích prostriedkov, niekedy aj alkalické roztoky so sódou alebo fosfáty. Na čistenie sa používa suchá, čistá bavlnená handrička. Odstráni sa tak všetok zachytený prach a vlhkosť z vnútorných i vonkajších koncov rúrok a z vnútorných povrchov inštalácie. Na čistote povrchu podstatnou mierou závisí aj výsledná kvalita spojov.
Nanášanie penetračných prípravkov a lepidiel
Podľa typu konkrétneho spájaného materiálu a použitých druhov lepidla je potrebné aj presne dodržiavať postup, ktorý je uvedený výrobcom. Používané spojovacie materiály i aplikačné spôsoby zaznamenávajú rýchly vývoj.
UPOZORNENIE: Lepidlá používané na spájanie plastov sú spravidla ľahko horľavé a ich výpary sú nebezpečné.
Spájanie
Ihneď po nanesení lepidla, ešte pred jeho zaschnutím sa nasadí rúrka do plnej hĺbky spoja. Niektoré spojovacie materiály vyžadujú pootočenie rúrky o 1/4 otáčky pre úplné a rovnomerné rozloženie lepidla, u iných materiálov je pootočenie neprípustné.
Časové oneskorenie
Obe spájané časti sa pridržia po dobu 10 až 15 sekúnd, tak aby sa rúrka neuvoľnila zo spoja. Pri nízkych teplotách sa spoj pridrží dlhšie (až 30 sekúnd). Lepený spoj je možné zaťažiť až po 24 hodinách.
Tlaková skúška
Po dokončení inštalácie sa vykonajú skúšky tesnosti a tlakové skúšky. Potrubná sieť sa naplní vodou a následne sa odvzdušní. Skúšobný tlak by mal byť 1,5-krát vyšší ako je najvyšší prevádzkový tlak. Skúšobný tlak sa udržuje po dobu vizuálnej kontroly všetkých spojov, najmenej však po dobu 30 minút.