Компенсатор — устройство, с помощью которого компенсируются или выравниваются отклонения размеров (изменение положения, влияние температуры, давления и других факторов), деталей при монтаже, использовании трубопроводной системы.
Особенности и предназначение компенсаторов для полипропиленовых труб
Компенсатор для полипропиленовых труб считается важным элементом трубопроводов. Он устраняет негативные последствия линейного расширения, которые неизбежно возникают в трубах горячего водоснабжения и системах отопления, и обеспечивает бесперебойную работу соединений.
Устройство и сфера применения
Полипропиленовые трубы обладают рядом важных преимуществ: они высокоустойчивы к воздействию химических компонентов, имеют небольшой вес и высокую прочность. С помощью пластиковых труб можно создать систему с любой конфигурацией, придав трубе вертикальное или горизонтальное направление под любым углом. Единственным недостатком системы является склонность труб к линейному расширению при повышении температуры теплоносителя. При длительном воздействии горячей воды трубы расширяются и провисают. Чтобы предотвратить это, для больших участков труб используется специальное соединительное устройство, называемое полипропиленовым компенсатором.
Компенсатор представляет собой конструкцию, похожую на шарнир, которая поглощает физические напряжения, вызванные повышением давления и температуры в трубах. Они изготавливаются методом литья под давлением, а используемый материал — полипропилен. Несмотря на простую конструкцию и низкую стоимость, U-образный компенсатор считается важным компонентом трубопровода: он значительно продлевает срок службы трубопровода и повышает надежность всей системы.
Элемент выдерживает давление 10-18 атмосфер и может быть установлен на любом участке полипропиленовой трубы, длина которого превышает 10 метров. Единственным ограничением для использования компенсатора является температура воды, превышающая 90 градусов, а для некоторых моделей даже 100 градусов.
Деформационные швы не только снижают эффект линейного расширения, но и обеспечивают полную герметичность системы при забивке, стабилизируют рабочее давление, гасят вихревые токи и значительно продлевают срок службы труб. Спектр применения компенсаторов широк. Деформационные швы могут использоваться в системах водоснабжения всех типов зданий, а также в системах отопления и водоотведения всех типов. Элемент может быть установлен в вертикальные и горизонтальные трубы, как в плоские участки основной трубы, так и в угловые соединения и ответвления.
Преимущества и недостатки
Использование полипропиленовых компенсаторов возможно благодаря ряду неоспоримых преимуществ этих элементов.
- Покупательская доступность и низкая стоимость позволяют за небольшие деньги сформировать технически безупречную систему трубопровода, которая будет полностью соответствовать всем строительным нормам и правилам.
- Выравнивание давления и отсечение вихревых потоков внутри системы способствуют равномерному распределению нагрузки на внутреннюю поверхность труб и обеспечивают целостность конструкции.
- Благодаря простому устройству и высокому качеству материалов изготовления компенсаторы отличаются общей надёжностью и долгим сроком службы. При правильной установке и соблюдении условий эксплуатации компенсаторы могут прослужить 50 и более лет.
- Полная совместимость компенсаторов со всеми видами полипропиленовых труб гарантирует абсолютную герметичность и правильное функционирование системы.
Недостатком компенсаторов является то, что они совместимы только с полипропиленовыми трубами. Данный тип компенсаторов не подходит для установки в металлические трубы.
Компенсатор Козлова
Устройство было разработано техническим директором компании «Альтерпласт» Олегом Козловым. Это устройство предназначено для компенсации теплового расширения полипропиленовых труб (армированных и неармированных) в системах отопления и горячего водоснабжения.
Данный тип компенсатора представляет собой пузырьковое устройство.
Устройство компенсатора Козлова
Внутри полипропиленовой трубы (обсадной трубы) находится элемент пузырькового компенсатора, состоящий из двух слоев нержавеющей стали толщиной 1,5 мм. Компенсатор Козлова используется для компенсации теплового расширения при прокладке полипропиленовых труб. Рекомендуется устанавливать устройство на длине более 10 метров.
Технические характеристики компенсатора Козлова
- Диаметр труб — 20-63 мм.
- Диаметр кожуха — 32- 63 мм.
- Расчётная длина — 237-270 мм.
- Подсоединение — муфты под пайку.
- Компенсирующая способность на сжатие — 22-30 мм в зависимости от диаметра труб и производителя, который вправе самостоятельно изменять технические характеристики изделий.
- Осевой ход — 25-35 мм.
- Циклов сжатие/разжатие — 50 000.
- Проходное сечение (внутренний диаметр) — 12,5-31.5 мм.
Преимущества компенсатора Козлова
- Стабилизирует внутреннее давление в трубопроводе.
- Компенсирует расширение в трубопроводе.
- Ресурс компенсатора (по заявлениям производителей) до 50 лет.
- По герметичности не уступает цельному участку трубопровода.
- Высокая степень надёжности.
- При определённых навыках и наличии специального инструмента (паяльник для полипропиленовых труб, специальных ножниц или ножовки по металлу, карандаша) монтируется за считанные минуты.
Недостатки компенсатора Козлова
- Предназначен только для полипропиленовых труб
П-образный компенсатор
Устройство выполнено в U-образной форме из четырех пластиковых уголков 90° и трех отрезков полипропиленовой трубы того же диаметра, что и основная труба. U-образная секция гасит возникающее расширение, изменяя свое положение относительно продольной оси, тем самым предотвращая «путешествие» вибраций дальше по трубе.
Еще одной полезной особенностью U-образного соединения является его способность гасить избыточное давление в системе водоснабжения. Вода теряет большую часть своей скорости и напора, когда она обходит изгибы компенсатора.
Расчёт П-образного компенсатора
Для расчета U-образного соединения необходимо использовать формулу. Сначала необходимо рассчитать удлинение трубы.
ΔL= α×L×Δt , где:
- Δt — максимальный перепад температур;
- L – длина отрезка трубы;
- α – коэффициент теплового расширения (величина постоянная);
Из этой формулы можно рассчитать компенсируемое удлинение.
Удлинение PPRC зависит от разницы температур. Для нормальных условий предполагается, что монтаж производится при температуре +20°C. Из этого следует, что разница температур (Δt) для горячей воды составляет 40°C (я предполагаю, что температура горячей воды 60°C, а температура отопления 80°C), а для отопления Δt составляет 60°C. Если трубы установлены при других температурах, разница температур (Δt) соответственно уменьшается или увеличивается.
Допустимый диапазон температур для полипропиленовых труб составляет от +5°C до +80°C.
При нормальных условиях укладки, т.е. при укладке при температуре 20°C, коэффициент теплового расширения составляет:
- Для неармированной трубы коэффициент теплового расширения 0,15 мм/м°C −1
- Армированные стекловолокном трубы имеют коэффициент теплового расширения 0,035 мм/м°C −1
- Трубы армированные алюминием имеют коэффициент теплового расширения порядка 0,03 мм/м°C −1
Поэтому неармированная труба не используется для горячего водоснабжения, поэтому для расчета используется труба, армированная стекловолокном или алюминиевым волокном.
Пример: Труба, армированная стекловолокном, имеет коэффициент теплового расширения 0,035 мм/м C-1 , поэтому для упрощения расчетов берется участок длиной один метр.
ΔL=0,035×1×40=1,4 мм.
Это означает, что температурное расширение составляет 1,4 мм на линейный метр проводника. Размеры длины проводника обычно измеряются от одной фиксированной точки до другой.
Фиксированная точка находится рядом с соединителем (муфтой), который соединяет два участка трубы. Максимальная рекомендуемая длина компенсационного рукава равна максимальной длине полипропиленовой трубы, т.е. 4 метра.
Расчет угла расширения
Узнав длину трубы, вы можете рассчитать размер компенсатора. Это можно сделать с помощью следующей формулы:
L(k)= 25√(d ΔL) , где:
- 25 — постоянная величина для ППР труб.
- d – наружный диаметр трубы.
- ΔL – удлинение отрезка трубы.
Г-образный компенсатор
Компенсатор выглядит как буква «G» и собирается таким же образом в виде U-образного узла из той же полипропиленовой трубы, что и весь участок трубопровода.
Расчет Г-образного компенсатора
Компенсатор рассчитывается так же, как и U-образный узел, за исключением того, что при расчете учитывается, что L-образный соединитель имеет только один вертикальный изгиб, поэтому расчет производится для одной части узла.
L(k)= 25√(d ΔL), где:
- 25 — постоянная величина для ППР труб;
- d – наружный диаметр трубы;
- ΔL – удлинение отрезка трубы;
Мы использовали трубу для горячей воды длиной 3 м, армированную стекловатой (ΔL=1,4×3=4,2 мм), диаметром 20 мм.
L(k)=25√(20×4,2)=229 мм или 22,9 см.
Поэтому высота вертикального коллектора должна быть не менее 22,9 см. При размещении L-компенсатора необходимо также учитывать расширение трубопровода и избегать размещения колена вблизи неподвижных объектов, например, стены. В этом случае угол компенсатора должен находиться на расстоянии не менее 4,2 мм от стены на длине 3 м.
Преимущества Г-образного компенсатора
- Компенсирует уширения трассы горячего водоснабжения и отопления.
- Не нарушается герметичность трубопровода.
- Высокий период эксплуатации устройства.
- Увеличивает срок службы всего трубопровода.
- Можно смонтировать самостоятельно.
Недостатки Г-образного компенсатора
- Не во всех случаях применим данный тип компенсаторов. Неприменимо для трубопровода, проходящего помещение в одном направлении, например, строго вверх или строго в сторону.
Классификация компенсаторов
Существуют два типа тензорезисторов: натуральные и резиновые. Первый тип использует абсорбирующие свойства труб. Деформационные швы этого типа могут быть
- Г-образными – устанавливаются на поворотах.
- П-образными – используются для трубопроводов с температурой более 50 ⁰C. Перед установкой рекомендуется растянуть, чтобы увеличить пределы компенсации.
- Z-образными – применяются для присоединения отводов.
- Кольцевыми – благодаря форме обладают повышенными компенсационными свойствами.
К категории высокотехнологичных относятся:
- Сильфонные компенсаторы , защищающие от теплового расширения, вибраций, гидроударов. Выпускаются поворотные, сдвиговые, осевые, универсальные разновидности.
- Линзовые – предназначены для работы на горячих и холодных трубопроводах, системах вентиляции.
- Сальниковые – используются для теплосетей с частыми изменениями температуры. Могут работать в одно- и двухстороннем режиме, если оснащены подвижным стаканом.
Какой вариант лучше установить на полипропилен
Ассортимент предлагаемых производителями устройств позволяет выбрать подходящий тип для полипропиленовых трубопроводов любого назначения и способа монтажа. В зависимости от условий применения используются:
- Осевые компенсаторы сильфонного типа , предназначенные для работы в системах отопления и горячего водоснабжения. С трубами соединяются с помощью муфт. Сильфон из тонкой нержавеющей стали выдерживает давление до 16 атмосфер при температуре 115 ⁰C.
- Сдвиговые устройства с двумя гофрами – компенсируют тепловое расширение одновременно по 2 направлениям.
- Поворотные – применяются в местах изменения линии трубопровода на 90⁰.
- Универсальные разновидности – используются на небольших участках с отводами. Компенсируют поперечные, угловые, осевые смещения. Устанавливаются там, где использовать другие виды нет возможности.
- Фланцевые компенсаторы из мягких материалов – предназначены для смягчения гидроударов. Сгладят небольшие огрехи, допущенные в процессе прокладки труб. Легко устанавливаются и заменяются, так как при монтаже не требуется сварка.
- Компенсаторы в виде змеевиков.
- Петлеобразные – наиболее простые. Их нетрудно изготовить самостоятельно из отрезка полипропиленовой трубы. Несмотря на незамысловатость конструкции, успешно выполняют те же функции, что и заводские аналоги, но занимает больше места.
Монтаж: расчеты и требования
Армированные алюминием полипропиленовые трубы имеют коэффициент теплового расширения 3×10-⁵ 1/°C, в то время как обычные трубы имеют коэффициент 15×10-⁵ 1/°C. Из этого следует, что изменение температуры на 10 ⁰C увеличивает длину на 0,3 мм в первом случае и на 1,5 мм во втором. Зная длину трубы и пределы изменения температуры, нетрудно подсчитать, на сколько удлинится труба.
Предположим, система отопления смонтирована при температуре 20⁰C и нагрета до 100⁰C. В результате перепада в 80⁰C каждый метр армированной трубы удлинится на 0,3×8=2,4 мм, а обычной трубы — на 1,5×8=12 мм. Для длины 10 м общее увеличение составляет 2,4×10=24 мм и 12×10=120 мм.
Для кабелей связи, предназначенных для работы в условиях сильного нагрева, выбирайте трубу с минимальным линейным расширением. Подойдут варианты из алюминия или армированные этиленвиниловым спиртом. Для холодной воды можно использовать обычные полипропиленовые трубы, так как колебания температуры небольшие. Максимальная разница составляет 20⁰C в холодное время года, если они проходят через неотапливаемый подвал.
Полы с подогревом устанавливаются в растворе при температуре 16-20 ⁰C, а максимальная температура отопления, разрешенная санитарными нормами, достигает 55 ⁰C. При такой разнице допустимо использование обычных труб. Хотя тепловое расширение изделий в растворе и под штукатуркой гасится окружающим материалом, усиленные конструкции более надежны. Лучше всего позаботиться о том, чтобы впоследствии не пришлось подрезать пол и стены.
Трубы, проложенные под штукатуркой, должны быть заключены в пенополиуретан или полиэтилен. Этот метод называется «труба в трубе». Он уменьшает потери тепла при нагревании стен, а эластичность оболочки позволяет изделиям расширяться, снимая внутренние напряжения.
Вспомогательные системы из полипропилена крепятся к стенам на жестких и подвижных опорах. Первые предотвращают расширение изделий вследствие теплового расширения. Они используются для разделения водопроводных труб на компенсаторы. Чтобы предотвратить расшатывание стояка, его жестко закрепляют под блоками, изгибами и стыками труб. Посередине, между неподвижными креплениями, делаются компенсаторы.
Второй тип крепления не препятствует расширению изделий вследствие теплового расширения. С помощью этого метода можно проложить соединение таким образом, чтобы предотвратить опускание стояка. Поскольку этот способ монтажа не препятствует движению труб, компенсаторы не требуются.
При прокладке труб в колодце или пустой трубе необходимо принять меры предосторожности для компенсации температурных сдвигов в ответвлениях. Это можно сделать, добавив изгиб на повороте, расположив стык дальше от стены. Увеличение отверстия до размера, обеспечивающего свободное движение шунта, или установка L-образного компенсатора также решает проблему. Места жесткого крепления стояка к колодцу и к трубе должны находиться на расстоянии не более 3 м друг от друга. На прямых участках неармированных труб длиной более 10 метров на стояках и ответвлениях должны быть установлены компенсаторы.
Как грамотно выбрать приспособление
Чтобы определить, какой компенсатор наиболее подходит для полипропилена, необходимо детально разобраться в строении этих компонентов.
Полипропиленовые (ПП) трубопроводы устанавливаются очень часто. С их помощью регулируют подачу горячей воды, где температура поднимается почти до ста градусов. Полипропилен в процессе использования проявил ряд свойств, которые делают его идеальным для водопроводных и отопительных систем. Он не боится воздействия агрессивных химических сред, имеет небольшой вес и достаточно прочен.
Однако, несмотря на свои преимущества, полипропилен имеет и существенный недостаток. Способность полипропилена к линейному расширению значительно увеличивается при повышении температуры. Затем система начинает провисать.
По этой причине рекомендуется устанавливать гибкие компенсаторы длиной более десяти метров. Они позволяют уменьшить расширение, вызванное тепловым воздействием.
Для правильного выбора и установки необходимо учитывать диаметр. Он должен соответствовать диаметру самого трубопровода. Обычно диаметр компенсатора находится в пределах 20-40 мм. Для домов и квартир достаточно устройства диаметром 20 мм.
Что касается производителя, то лучше выбирать всемирно известные бренды. Это высококачественные полипропиленовые ткани, которые успешно применяются во многих областях.
Разновидности
На практике лучше всего зарекомендовали себя следующие типы:
- Сильфонные компенсаторы для полипропилена (ППР). Их применяют при монтаже обогревательной и водоподающей сети из ППР материалов. Условный диметр сильфонных видов от 1,5 до 5см. Тип соединения сильфонных разновидностей – муфтовый, а кожух из алюминия. Внутренний экран у них сделан из нержавеющей стали. Температура рабочей среды до ста пятнадцати градусов, давление до 16 бар. Рабочая среда для сильфонного варианта это питьевая вода, воздух, пар.
- Сдвиговые . Они предназначаются для компенсирования передвижения в двух направлениях. Конструктивные особенности в данной ситуации – это одна или две сильфонные гофры. Ее производят из нержавейки и крепят арматурами-соединителями.
- Поворотные .Применяются для нивелирования линейного увеличения в области поворота магистрали и служат для фиксации поворота. Чаще всего их берут, чтобы поменять направление системы на девяносто градусов.
- Универсальные . Они наделены тремя вариантами рабочих ходов. Ставят их там, где нужно проложить короткую сеть, или в месте, ограниченном для установки сильфонного вида.
- Фланцевые . Эти резиновые детали ставят в таком месте, где есть необходимость пригасить волну удара от резкого увеличения среднего рабочего давления. Также ими сглаживают осевые неточности трубопровода.
- Устройство в форме петли .
- Змеевики
- Осевые сильфонные механизмы
- Фланцевые устройства , изготавливаемые из мягкого материала
- Сильфонные
- Универсальные , которые эффективны для смещения в осевом, угловом и поперечном направлениях. Их рекомендуют для установки на небольшой ветке магистрали, имеющей ответвления
Производители предлагают широкий ассортимент устройств, которые отличаются превосходным качеством. Однако компенсационный контур в системе отопления, сделанный своими руками, также хорошо выполняет возложенные на него функции.
Изготовить такое устройство своими руками несложно. Компенсационный контур можно изготовить за короткое время. Эта важная деталь, поддержанная должным образом, становится гарантией правильной работы отопления или горячего водоснабжения.
Простая, «сделанная своими руками» установка балансировочного контура увеличивает срок службы коммуникационных сетей до полувека.
Какой вариант лучше установить на полипропилен
Все эти устройства были проверены на практике с ожидаемыми результатами. Т-образные сильфоны, воздуходувки и другие Т-образные воздуходувки отличаются высокой эффективностью. Это в равной степени относится ко всем системам водоснабжения и отопления.
Технический анализ подтверждает, что компенсаторы отлично работают в полипропиленовых стояках отопления, за исключением того, что их использование рекомендуется для гибких полипропиленовых конструкций.
Перед установкой компенсатора в полипропиленовую трубу необходимо произвести следующий расчет. Необходимо рассчитать нагрузку и давление и сравнить схемы каждого ответвления и трубы отопления.
Это покажет, где необходимо установить дополнительные компенсаторы. При расчете компенсаторов для сетей из ПП необходимо учитывать множество факторов, таких как сечение участка трубы, внутренний и внешний диаметры, типы изгибов, стояков и тип устанавливаемого или уже установленного оборудования.
Выбираем компенсаторы правильно
Правильный выбор компенсатора означает надлежащее функционирование всей системы. Поэтому перед покупкой компенсатора проверьте следующие требования:
- оцените в целом соответствие компенсатора типу коммуникаций, материалу труб;
- компенсатор должен подойти к трубе по диаметру. В создании сетей для частных домов и внутренних сетей в квартирах используются трубы диаметром 20 мм;
- толщина стенок трубы и компенсатора должна совпадать.
Монтаж: расчеты и требования
Перед установкой компенсатора в систему нарисуйте план магистрали. Отметьте все изгибы, диаметры и длины труб, толщину стенок, наличие уже установленных компенсаторов, поворотов и ответвлений, а также подключенных устройств. На чертеже укажите расстояния между различными типами труб (например, гибкими и жесткими трубами) и опорами.
Обратите внимание на фиксированные точки крепления. Если кронштейн устанавливается рядом с компенсатором, он должен быть надежно закреплен. Расстояние между двумя компенсаторами разных типов должно быть не менее 3 м.
Он должен быть установлен на прямом участке, за исключением поворотных компенсаторов, которые предназначены для поддержания угла поворота магистрали.
Важно. Между двумя неподвижными креплениями может быть установлен только один пузырьковый компенсатор.
Существует формула для расчета количества компенсаторов: Q = L/DLk. Согласно этой формуле, Q — это количество расширений, L — длина детали, а ΔLk обозначает компенсирующую способность детали и рассчитывается в миллиметрах.
Информацию о значении последнего можно получить при покупке компенсатора.
При выборе компенсаторов для полипропиленовых труб учитывайте информацию о теплоносителе и его температуре, давлении в системе, направлении потока теплоносителя или воды.
Выясните, подвергается ли труба внешним нагрузкам и каково соединение между элементами трубы. Перед установкой проверьте целостность трубы и убедитесь, что она не имеет дефектов.
Установка компенсаторов
Существует два способа установки компенсаторов:
Рекомендуем прочитать: Компенсаторы для пропиленовых труб — виды и технология применения.
Первый способ — наиболее герметичное соединение с помощью сварки. Сторонники этого метода утверждают, что сварка — единственный способ герметично закрыть систему.
Фланцевое соединение представляет собой разъемное соединение на обоих концах компенсатора. Один фланец крепится к трубе, а другой — к компенсатору. Затем они соединяются с помощью болтов и гаек. Фланцевое соединение позволяет быстро заменить поврежденный компенсатор.
Если вы решили соединить детали сваркой, то сначала необходимо зачистить ту часть компенсатора, которая будет вставляться в трубу. Накройте трубы вблизи места сварки асбестовой тканью. Это предотвратит повреждение поверхности полипропиленовых труб брызгами расплавленного металла.
Сварка производится с помощью паяльника для обработки полипропилена. Вам также понадобятся насадки, подходящие по диаметру труб.
Важно. Предварительно нагрейте компенсатор и концы труб примерно до 260°C.
Соедините детали после предварительного нагрева. Важно выполнить соединение правильно и сразу, так как скручивание деталей может повлиять на герметичность.
При комбинированном способе соединения, сочетающем оба метода, сначала собирается фланец, а затем детали свариваются вместе.
Советы по монтажу:
- Перед тем, как устанавливать компенсаторы, освободите магистраль от содержимого. Это касается водопроводов и систем отопления.
- Фланцевые соединения необходимо тщательно герметизировать с помощью прокладок, чтобы исключить протечки.
- Перед началом сварки убедитесь, что компенсатор и трубопровод соответствуют друг другу по всем параметрам (материал, диаметр, толщина стенок, тип компенсатора), и место для установки детали было выбрано верно.
