Rury z tworzyw sztucznych w instalacjach wodno-kanalizacyjnych

Rury z tworzyw sztucznych – kryteria podziału

Współczesne instalacje wodociągowe i kanalizacyjne coraz powszechniej wykorzystują różnego rodzaju rury z tworzyw sztucznych. Wyroby polimerowe cechują się między innymi wysoką odpornością na korozję, erozję i inkrustację, znaczną wytrzymałością na ciśnienie i temperaturę, a także wykazują zdolność do relaksacji, dzięki czemu zapewniają trwałość i wydajność systemu.

Rury z tworzyw sztucznych można podzielić ze względu na różne kryteria. Do podstawowych należą:

• rodzaj materiału – główne tworzywa to PVC (PVC-U), polipropylen (PP-B, PP-R, PP-RCT) i polietylen (PE 80, PE 100, PE-X, PE-RT), a także PVDF i kompozyty (wielowarstwowe z wkładkami metalowymi lub mineralnymi);
• przeznaczenie – systemy ciśnieniowe (wodociągowe, ciepłownicze) i bezciśnieniowe, grawitacyjne (kanalizacyjne, deszczowe);
• miejsce montażu – instalacje zewnętrzne (sieci wodociągowe, kanalizacje sanitarne i deszczowe układane w gruncie) oraz instalacje wewnętrzne (budynkowe przewody wody pitnej, c.w.u., instalacje grzewcze i kanalizacyjne wewnątrz budynków);
• odporność chemiczna i temperaturowa – warunki zastosowania danego materiału (np. ze względu na stopień  odporności na kwasy/zasady oraz zakres temperatury pracy).

Rury tworzywowe – charakterystyka i zastosowanie

Rury z PVC-U (polichlorek winylu nieplastyfikowany)

Tworzywo to jest stosowane przede wszystkim w bezciśnieniowej kanalizacji sanitarnej i deszczowej oraz w ciśnieniowych sieciach wodociągowych. Rury PVC-U cechuje wysoka odporność chemiczna (odczyny pH 2-12) oraz bardzo gładka powierzchnia wewnętrzna, zapobiegająca gromadzeniu się osadów. Ze względu na wysoką sztywność obwodową rury PVC-U mogą być wykorzystywane w warunkach gruntowych. Systemy wykorzystujące to tworzywo cechują się znaczną trwałością eksploatacyjną (w niektórych rozwiązaniach przekraczającą nawet 100 lat) i nie wymagają dodatkowej ochrony antykorozyjnej. Wersje PVC-U ciśnieniowe służą do przesyłania wody pitnej i technologicznej, a PVC-U grawitacyjne do kanalizacji odprowadzającej ścieki.

Rury z PP (polipropylen)

Rury wykonane z polipropylenu są odporne na związki chemiczne, a dzięki zwiększonej wytrzymałości mechanicznej poleca się je do zastosowań również w trudnych warunkach, takich jak: ciężka eksploatacja, głębokie lub bardzo płytkie posadowienie, wysokie parametry ciśnienia i temperatury oraz agresywne ścieki. Cechują się także wysoką odpornością na ścieranie (np. przez zanieczyszczenia wód opadowych), a także szerokim zakresem temperaturowym. Instalacje wykonane z PP cechuje wysoka sztywność obwodowa i trwałość nawet powyżej 100 lat. Rury typu PP-B czy PP-R stosuje się zarówno w instalacjach grawitacyjnych (kanalizacyjnych), jak i ciśnieniowych (wodno-kanalizacyjnych i ciepłowniczych). Modele PP-RCT z włóknem szklanym to rury trójwarstwowe o podwyższonej sztywności i ograniczonej rozszerzalności cieplnej. Dzięki temu sprawdzają się w instalacjach centralnego ogrzewania i wody użytkowej, gdzie duże wahania temperatury mogą powodować odkształcenia.

Rury z PE (polietylen)

Polietylen ze względu na swoją wytrzymałość i odporność na korozję jest szeroko wykorzystywany do produkcji rur wodociągowych i kanalizacyjnych (najczęściej PE-HD [HDPE]). Główne zalety rur z HDPE to: niewielka masa (co przekłada się na łatwy transport i montaż), wysoka odporność chemiczna oraz gładka powierzchnia znacznie ograniczająca odkładanie się osadów. Dzięki dużej elastyczności rury te tłumią uderzenia hydrauliczne, a dodatkowo cechują się niską rozszerzalnością oraz wysoką odpornością na uderzenia. Zastosowane w instalacjach ciśnieniowych rury PE-HD zapewniają odporność na ścieranie i uszkodzenia mechaniczne, co jest istotne przy dużych obciążeniach gruntowych.

Rury z PE-X (polietylen sieciowany) i PE-RT

Rury z sieciowanego polietylenu (PE-X) lub PE-RT przeznaczone są do instalacji przesyłających gorącą wodę (c.o., c.w.u.) oraz do ogrzewania podłogowego. Dzięki usieciowaniu zachowują wysoką wytrzymałość mechaniczną i możliwość pracy przy temperaturach ciągłych do 70-90°C (krótkotrwałe do 95-120°C). W systemach rurociągów grzewczych często stosuje się rury wielowarstwowe typu PE-RT/Al/PE-RT (np. warstwa wewnętrzna z PE-RT, środkowa z aluminium, zewnętrzna z PE-RT). Warstwa aluminiowa stanowi barierę antydyfuzyjną tlenu i redukuje rozszerzalność cieplną, umożliwiając pracę przy ciśnieniu do 10 bar i temperaturze do 80°C.

Rury wielowarstwowe

W nowoczesnych instalacjach wody użytkowej oraz systemach grzewczych wykorzystuje się rury trój- lub pięciowarstwowe. Przykładem tego rodzaju wyrobów są rury PP-RCT FG oraz systemy PEX-Al-PEX (lub PERT-AL-PE-RT) ze wzmacniającą warstwą aluminiową. Budowa ta łączy lekkość i odporność polietylenu z barierą dla tlenu. Rury PEX-AL-PEX mają gładkie wewnętrzne i zewnętrzne warstwy PE, a między nimi trwałą folię aluminiową. Takie rozwiązanie minimalizuje przenikanie tlenu do instalacji centralnego ogrzewania i ogranicza wydłużanie rur pod wpływem ciepła, jednocześnie zachowując możliwość łatwego zginania (mniejszy promień gięcia). Ponadto występują systemy wielowarstwowe z warstwą antybakteryjną – dodatek jonów srebra na wewnętrznej powłoce rur ogranicza rozwój mikroorganizmów w instalacji wody pitnej (szczególnie w systemach ciepłej wody użytkowej).

Kryteria doboru

Dobór odpowiednich elementów systemów wodno-kanalizacyjnych – w tym odpowiedni materiał, typ i średnice rur – jest ściśle uzależniony od rodzaju medium oraz warunków pracy całego systemu.

Kluczowe kryteria, które należy uwzględnić, to:

• rodzaj medium – agresywność chemiczna wody/ścieków (m.in. pH, zawartość chemikaliów), czystość medium (woda pitna, techniczna, ścieki surowe, deszczówka itp.); istotna jest odporność wybranego tworzywa na konkretne substancje (PVC/PP/PE są odporne na większość ścieków i chemikaliów w zakresie pH 2-12);
• ciśnienie nominalne i obciążenia – wartość PN (bar), rodzaj i częstotliwość przepływu oraz występowanie udarów hydraulicznych; od tych parametrów uzależniona jest też odpowiednia grubości ścianki (SDR/S);
• temperatura pracy – maksymalna i ciągła temperatura medium (np. woda pitna, gorąca woda użytkowa); zastosowany materiał powinien tolerować wymaganą temperaturę bez utraty właściwości (PVC-U ~60°C, PP do ~95°C, PE-X do ~95°C).
• środowisko instalacji – możliwe obciążenia, np. w przypadku rur prowadzonych w gruncie (klasa obciążenia, wpływ wód gruntowych, ruch kołowy), narażenie na promieniowanie UV (instalacje zewnętrzne powyżej gruntu) czy bardzo niskie temperatury;
• kompatybilność materiałowa – m.in. dopuszczalność łączenia z innymi materiałami, zwłaszcza metalowymi (np. dylatacja cieplna);
• normy, aprobaty, atesty – zgodność instalacji z obowiązującymi normami PN-EN, uzyskanie odpowiednich certyfikatów i aprobat technicznych (np. CNBOP, IBDiM, GOST); w przypadku wody pitnej – atesty higieniczne (PZH, KTW, DVGW), certyfikaty higieniczne i oznakowanie CE;
• trwałość instalacji – zastosowanie rur o wyższej klasie materiału, mimo wyższych kosztów początkowych, dłuższą żywotność systemu i niższe koszty serwisowe.

Rury z tworzyw sztucznych w nowoczesnych instalacjach – podsumowanie

Rury z materiałów polimerowych, takich jak polietylen (PE), polipropylen (PP), polichlorek winylu (PVC-U i PVC-C) czy rozwiązania wielowarstwowe, znajdują coraz szersze zastosowanie w różnego typu nowoczesnych instalacjach, m.in. grzewczych czy wodno-kanalizacyjnych. W tych ostatnich zyskują znaczącą przewagę nad innymi materiałami ze względu na swoje właściwości materiałowe. Rury tworzywowe są lekkie, co znacznie ułatwia ich transport i montaż, trwałe (nawet powyżej 100 lat) i łatwe w konserwacji i utrzymaniu, a to istotnie wpływa na koszty ich eksploatacji. Do najważniejszych zalet wykorzystania rur tworzywowych w sieciach wodociągowych i kanalizacyjnych należą: odporność na korozję i uderzenia hydrauliczne, minimalna ścieralność, wysoka przepustowość oraz zdolność do relaksacji naprężeń. Rozwój rynku, a co za tym idzie – różnorodność dostępnych materiałów i modeli rur z tworzyw sztucznych ułatwia stworzenie systemu dostosowanego do warunków i wymagań inwestycji.