Obwiązywanie kotła polipropylenem: zasady budowy obiegu pp

Systemy inżynieryjne z niedrogich rur polipropylenowych mogą służyć nawet pół wieku. Rury polimerowe są niezwykle proste w montażu, do ich łączenia potrzebna jest tylko jedna lutownica. Czy jednak materiał ten nadaje się do systemów grzewczych? Czy orurowanie kotła polipropylenem będzie trwałe i niezawodne?

Jeśli wszystko jest wykonane zgodnie z technologią, plastikowe rurociągi bez problemu dostarczają czynnik grzewczy do grzejników.

Czym jest orurowanie kotła i z czego się składa?

Orurowanie to zespół urządzeń ciepłowniczych, które zapewniają transport podgrzanej wody do grzejników oraz bezawaryjną pracę samego podgrzewacza.

Z jednej strony pomaga równomiernie rozprowadzać ciepło po pomieszczeniach domu, z drugiej – zwiększa niezawodność całego systemu grzewczego, chroniąc kocioł przed przegrzaniem i nadmiernym zużyciem paliwa.

W montażu orurowania urządzeń kotłowych istnieją pewne niuanse:

Pod pojęciem obwiązania urządzenia grzewczego rozumie się również obliczenie parametrów wszystkich elementów wewnątrzdomowej sieci cieplnej i ich montaż. System grzewczy powinien działać nie tylko niezawodnie, ale i prawidłowo. Duża ilość dodatkowych urządzeń i skomplikowane rozprowadzenie mogą poważnie obniżyć jego efektywność. Wszystko trzeba robić fachowo.

Prawidłowe obwiązanie zwiększa sprawność podgrzewacza wody i niezawodność jego pracy

Optymalnych i gotowych dla wszystkich bez wyjątku budynków wariantów systemów grzewczych po prostu nie istnieje. Aby osiągnąć maksymalną wydajność z konkretnego kotła, trzeba dla każdego domu przygotować projekt wewnętrznej sieci cieplnej indywidualnie. Ale istnieje określony zestaw standardowych zasad i lista typowego wyposażenia.

W najprostszym schemacie obwiązania kotła grzewczego przy grawitacyjnym ruchu czynnika grzewczego minimum urządzeń odcinająco-regulacyjnych (+)

W zależności od rodzaju używanego paliwa, powierzchni domu, modelu podgrzewacza i jego lokalizacji, obwiązanie polipropylenem wykonuje się według różnych schematów.

Ale we wszystkich występują:

1. Kocioł (jednofunkcyjny lub dwufunkcyjny).
2. Zbiornik wyrównawczy. Hydrauliczny z membraną lub zwykłe naczynie w zależności od rodzaju systemu grzewczego.
3. Rury polipropylenowe i kształtki.
4. Grzejniki (żeliwne, stalowe, aluminiowe, bimetaliczne).
5. Bypassy (odcinki rurociągu umożliwiające odłączanie poszczególnych urządzeń od obiegu). Zalecane dla wszystkich typów sieci, ale nie zawsze stosowane w prostych schematach przepływowych.

Zgodnie z zasadą ruchu czynnika grzewczego obiegi grzewcze dzielą się na systemy z cyrkulacją naturalną (grawitacyjną) i sztuczną (pompową lub wymuszoną).

Pompa obiegowa – obowiązkowy element ogrzewania typu wymuszonego. Jest potrzebna do stymulacji ruchu czynnika grzewczego (+)

W sieci grzewczej typu wymuszonego wymieniony wyżej zestaw uzupełniają:

• Zawór odpowietrzający (Mayevskego).
• Pompa obiegowa.

W schemacie z dostarczaniem czynnika grzewczego do każdego urządzenia za pomocą przeznaczonych dla niego magistrali zasilania i powrotu, koniecznie włączony jest kolektor – urządzenie rozdzielające.

W obiegach grzewczych wymagających obowiązkowej regulacji właściwości jakościowych i ilościowych krążącej cieczy lub pary wbudowuje się przyrządy kontrolne:

• Manometr.
• Termostat.
• Sprzęgło hydrauliczne, jeśli istnieje potrzeba wyrównania ciśnienia.

W systemie z wymuszonym obiegiem czynnika grzewczego w celu utrzymania w nim zadanego ciśnienia instaluje się naczynie wzbiorcze z membraną. Natomiast w jego grawitacyjnym odpowiedniku wystarczy zwykły otwarty zbiornik bez żadnych wewnętrznych wkładek.

Naczynie wzbiorcze systemów z naturalnym obiegiem wody ma kontakt z otoczeniem, przez co może nasycać się powietrzem. Aby zapobiec temu zjawisku, systemy uzupełnia się obiegiem powietrznym, który zbiera i odprowadza powietrze.

Naczynie wzbiorcze najprostszego systemu grzewczego z naturalnym obiegiem stanowi zwykły pojemnik z wkręconą lub wspawaną parą rur. Jedna z nich – rura zasilająca, druga – rura sygnalizacyjna, informująca o napełnieniu zbiornika wodą, która rozszerzyła się podczas nagrzewania. W bardziej złożonej wersji zbiornika wkręca się już cztery rury.

W przypadku zwiększenia objętości czynnika grzewczego powyżej normy, nadmiar jest po prostu odprowadzany przez rurę sygnalizacyjną. W dalszym ciągu czynnik grzewczy będzie się rozszerzać i osiągać poprzednią objętość, ale nie będzie już przelewów do króćca sygnalizacyjnego. Powietrze analogicznie jest odprowadzane samoczynnie, dlatego nie ma potrzeby instalowania zaworów Mayevskiego.

Pomiędzy kotłem a rurami z polipropylenu wbudowuje się grupę kontrolno-bezpieczeństwa składającą się z różnych czujników, regulatorów i zaworów bezpieczeństwa.

Pompy obiegowe w obiegach opartych na naturalnej zasadzie ruchu czynnika grzewczego nie są stosowane. W takim systemie woda porusza się pod wpływem grawitacji.

Dodatkowe pompy ciśnieniowe nie są jej potrzebne. Z jednej strony zwiększa to niezawodność ogrzewania (po prostu nie ma czego zepsuć), a z drugiej obniża jakość ogrzewania odległych pomieszczeń w domu (do skrajnych z nich czynnik grzewczy dociera już wystygnięty).

O szczegółach montażu systemu grzewczego z rur polipropylenowych szczegółowo opisano w jednym z popularnych artykułów zamieszczonych na naszej stronie.

Rury polipropylenowe w systemach grzewczych

Kształtki i rury z polipropylenu (PPR) są popularne ze względu na niską cenę i prostotę montażu. Nie podlegają korozji, mają gładkie ścianki wewnętrzne i służą nie mniej niż deklarowane przez producenta 50 lat.

Istnieje kilka rodzajów tych wyrobów rurowych, które różnią się parametrami technicznymi i przeznaczeniem.

W budowie systemów grzewczych, a także w urządzeniach zbliżonych do nich pod względem parametrów eksploatacyjnych obiegów CWU, stosuje się:

• Rury z oznaczeniem PN 25. Wyroby ze wzmocnieniem wykonanym z folii aluminiowej. Stosowane w systemach o ciśnieniu nominalnym do 2,5 MPa. Granica temperatur roboczych +95° C.
• Rury z oznaczeniem PN 20. Wzmocniona wersja, stosowana w gałęziach CWU kotłów dwufunkcyjnych. Spełnią deklarowany przez producenta okres eksploatacji, jeśli temperatura czynnika grzewczego nie przekroczy +80°C, a ciśnienie do 2 MPa.
• Rury z oznaczeniem PN 10. Cienkościenne wyroby polimerowe. Stosowane, gdy kocioł dostarcza czynnik grzewczy do systemu wodnego ogrzewania podłogowego. Temperatura robocza nie wyższa niż +45°C, ciśnienie nominalne do 1 MPa.

Rury polimerowe nadają się do wszystkich znanych metod układania: odkrytych i ukrytych. Jednak materiał ten ma duży współczynnik rozszerzalności cieplnej. Pod wpływem ogrzewania takie wyroby zaczynają nieznacznie zwiększać swoją długość. Efekt ten nazywany jest liniową rozszerzalnością cieplną i należy go uwzględniać przy budowie rurociągów.

Kocioł należy podłączyć rurami polipropylenowymi, które w oznaczeniu mają klasę eksploatacji 5, ciśnienie robocze 4–6 atmosfer i ciśnienie nominalne PN od 25 wzwyż.

Aby zapobiec zniszczeniu polipropylenowych rurociągów grzewczych, można zainstalować pętle kompensacyjne. Jednak prościej jest zastosować rury wielowarstwowe, których wzmocnienie jest specjalnie zaprojektowane do kompensacji tego rozciągnięcia. Warstwa folii wewnątrz rur polipropylenowych PN 25 zmniejsza ich wydłużenie cieplne dwukrotnie, a warstwa z włókna szklanego aż pięciokrotnie.

Specyfika montażu rurociągów PPR

Przy wykonywaniu podłączenia kotła rury polipropylenowe i złączki łączy się głównie poprzez spawanie na zimno lub na gorąco, w przypadku podłączania do metalowych rurociągów stosuje się połączenia gwintowane. Nakręcanie jest znacznie wygodniejsze, ale przez nie montaż układu będzie znacznie droższy.

Jednak w przypadku chęci podłączenia polipropylenowego rurociągu do metalowego odpowiednika, nie obejdzie się bez złączy gwintowanych.

Do tworzenia połączeń liniowych i węzłowych rur polipropylenowych dostępna jest szeroka gama złączek.

“Na gorąco” zgrzewa się specjalnym urządzeniem (zgrzewarką, „żelazkiem”). Rury są nagrzewane za pomocą odpowiedniej nasadki do temperatury topnienia 260 stopni, a następnie części z zmiękczonymi krawędziami są dociskane do siebie. W rezultacie powstaje trwałe i monolityczne połączenie.

Przed zgrzewaniem folię z rur zbrojonych należy obowiązkowo usunąć (oczyścić). W przeciwnym razie będzie przeszkadzać w połączeniu elementów polimerowych, czyniąc szew nietrwałym. W przypadku włókna szklanego te dodatkowe czynności nie są potrzebne. Topi się ono razem z tworzywem sztucznym.

Technologia zgrzewania PPR jest niezwykle prosta, wszystkie prace można wykonać samodzielnie (+)

Zgrzewanie na zimno (klejenie) wymaga użycia specjalistycznego kleju. W ostatnich latach ta metoda jest rzadko stosowana, ponieważ rezultat jest niewystarczająco niezawodny.

W systemach grzewczych połączenia gwintowane należy uszczelniać paronitem lub wysokotemperaturowym uszczelniaczem. Nie należy zapominać o dość wysokiej temperaturze roboczej czynnika grzewczego.

Jest jeszcze jeden niuans stosowania polipropylenu do podłączania kotła grzewczego. Płyn niezamarzający (antifreeze) z tworzywem sztucznym to dość niekorzystne połączenie. Jako czynnik grzewczy dla systemu z rur plastikowych zaleca się stosować wodę.

Wybór schematu rozprowadzenia systemu grzewczego

Istnieje kilka wariantów podłączenia kotła polipropylenem. Dla każdego domu schemat ten dobierany jest indywidualnie. To, co w jednym budynku jest optymalne, w innym może być mało efektywne.

Ponadto systemy grzewcze ze względu na zasadę ruchu wody dzielą się na: wymuszone z pompą hydrauliczną oraz grawitacyjne (samoczynne, naturalne). Istnieje również klasyfikacja według układu rurociągów. Zgodnie z ich strukturą mogą być jedno- i dwururowe, kolektorowe promiennikowe lub analogi z zamkniętymi pętlami.

Co lepsze: grawitacja czy pompa?

W obiegu grawitacyjnym podgrzana woda przepływa do grzejników z kotła samoczynnie. Gorący czynnik grzewczy o wysokiej temperaturze zawsze dąży do zastąpienia zimniejszej cieczy. Ten system podłączenia kotła grzewczego jest najłatwiejszy do złożenia. Oprócz podgrzewacza zawiera rury z polipropylenu, grzejniki oraz zbiornik wyrównawczy (ekspansyjny).

W wariancie z górnym rozprowadzeniem woda po podgrzaniu unosi się do najwyższego punktu – do zbiornika wyrównawczego, a stamtąd spływa do grzejników. Po oddaniu ciepła wraca do kotła, gdzie jest ponownie podgrzewana, rozpoczynając nowy cykl.

Według takiego schematu zorganizowane jest ogrzewanie w wielu domach na wsiach w kraju. Tylko tam stosuje się piec na paliwo stałe. Jest to najprostszy i najtańszy sposób organizacji ogrzewania małego domku. Ma on jednak ograniczenia zarówno co do liczby podłączanych grzejników, jak i odległości najdalszego z nich od podgrzewacza wody.

Schemat obwodu z naturalnym obiegiem wody jest najprostszym ze wszystkich możliwych wariantów, posiada minimum węzłów i punktów łączenia rur z polipropylenu

Bardziej złożona i kosztowna instalacja wymuszona. Jednakże znacznie ułatwia ona tworzenie komfortowych temperatur w poszczególnych pomieszczeniach. W niej płyn grzewczy porusza się już dzięki stymulacji jego ruchu przez pompę.

Wybór schematu rozprowadzenia rur z polipropylenu i samego kotła są ściśle związane. System z naturalną cyrkulacją jest niezależny energetycznie. Jeśli podgrzewacz wody w nim nie wymaga zasilania z sieci elektrycznej, to nawet przy przerwach w dostawie prądu dom będzie ogrzany.

W schemacie wymuszonym pompa do działania potrzebuje stałego zasilania elektrycznego. Dlatego kocioł do niej najlepiej wybierać zależny od elektryczności, który ma dodatkowe możliwości. Jednak aby zabezpieczyć się przed problemami z napięciem, trzeba będzie do nich dokupić rezerwowy generator lub zasilacz bezprzerwowy.

Jaki schemat ogrzewania lepiej wybrać?

Sposobów na rozprowadzenie rurociągów z polipropylenu od kotła do grzejników istnieje wiele.

Ale wszystkie te schematy dzielą się na:

• jednorurowe;
• dwururowe.

W systemach jednorurowych podgrzana woda, dostarczana jako płyn grzewczy, jest doprowadzana i odprowadzana jedną rurą. W systemach dwururowych do doprowadzania płynu grzewczego i powrotu, czyli odprowadzania schłodzonej wody z powrotem do kotła w celu ogrzania, budowane są oddzielne magistrale.

Ze względu na sposób połączenia elementów roboczych obwody grzewcze dzielą się na:

• trójnikowe;
• kolektorowe.

Typy trójnikowe mogą być używane zarówno przy cyrkulacji grawitacyjnej, jak i wymuszonej. Schemat kolektorowy może działać tylko przy obecności pompy obiegowej.

Schemat jednorurowy jest z góry tańszy od dwururowego, ale najdalszy w łańcuchu od kotła grzejnik otrzymuje w nim minimum energii cieplnej (+)

Sposób jednorurowy zakłada ułożenie jednej zapętlonej magistrali i szeregowe podłączenie do niej grzejników. W schemacie dwururowym od kotła biegną dwa niezależne rurociągi z gorącą wodą i powrotem. I już do nich podłączane są grzejniki.

Przy podłączeniu kolektorowym w system wbudowuje się jeden lub dwa kolektory, z których do każdego grzejnika prowadzone są oddzielne rury. Taki rozdzielacz pozwala również podłączyć do kotła «ogrzewanie podłogowe», wykonane z tego samego PPR.

Rozprowadzenie kolektorowe daje możliwość tworzenia efektywnych systemów ogrzewania dla domów o dużej powierzchni i różnej liczbie kondygnacji (+)

Użycie kolektorów i oddzielnych pionów dla każdego grzejnika prowadzi do znacznego wzrostu kosztów zarówno projektowania, jak i montażu. Na etapie przygotowania projektu trzeba wykonać bardziej skomplikowane obliczenia. A podczas montażu zużywa się znacznie większą ilość polipropylenu. Ale za to otrzymuje się system, którego każdą część można dostosować do konkretnych warunków i wymagań.

Obieg z polipropylenu dla różnych kotłów

Większość producentów podgrzewaczy wody zaleca, aby pierwszy metr rurociągu od urządzenia wykonać z metalu. Dotyczy to zwłaszcza urządzeń na paliwo stałe o wyższej temperaturze wody na wylocie. Polipropylen podczas przyłączania należy podłączać już do tego odcinka, w przeciwnym razie w przypadku awarii kotła dozna on szoku termicznego i może pęknąć.

Wariant #1: Gazowy podgrzewacz wody

Przyłączanie kotła gazowego polipropylenem zaleca się wykonywać z użyciem rozdzielacza hydraulicznego i kolektora. Często modele gazowe są już wyposażone w wbudowane pompy do tłoczenia wody. Praktycznie wszystkie są z założenia przeznaczone do systemów wymuszonego obiegu.

Najbardziej niezawodnym pod względem bezpieczeństwa będzie schemat z urządzeniami cyrkulacyjnymi dla każdego obwodu za kolektorem.

W tym przypadku wbudowana pompa będzie wytwarzać ciśnienie na niewielkim odcinku rurociągu od kotła do rozdzielacza, a dalej zostaną użyte dodatkowe pompy. To na nie spadnie główne obciążenie związane z przetłaczaniem czynnika grzewczego.

Przyłączanie kotła gazowego polipropylenem można wykonać bez długich metalowych króćców, woda w takim podgrzewaczu rzadko nagrzewa się do 75–80 stopni.

Jeśli kocioł gazowy ma żeliwny wymiennik ciepła, to podczas jego przyłączania do systemu należy zamontować dodatkowy akumulator ciepła. Wygładzi on gwałtowne wahania temperatury wody, które mają negatywny wpływ na żeliwo. Przy skokowym nagrzewaniu lub chłodzeniu czynnika grzewczego może on nawet pęknąć.

Przy przyłączaniu urządzenia dwufunkcyjnego z równoległym podgrzewaniem wody do CWU dodatkowo na to odejście trzeba będzie zamontować filtry dokładnego i wstępnego oczyszczania. Te same należy zamontować na wlocie do podgrzewacza wody, gdzie doprowadzana jest zimna woda.

Wariant #2: Model na paliwo stałe

Główną cechą kotła na paliwo stałe jest jego bezwładność po przerwaniu podawania paliwa. Dopóki wszystko, co znajduje się w palenisku, nie spali się całkowicie, będzie on nadal podgrzewać czynnik grzewczy. A to może mieć szkodliwy wpływ na polipropylen.

Przy przyłączaniu kotła na paliwo stałe bezpośrednio do niego należy podłączać wyłącznie metalowe rury, a dopiero po półtora metra można wciąć polipropylenowe. Dodatkowo trzeba przewidzieć rezerwowy dopływ zimnej wody do awaryjnego chłodzenia wymiennika ciepła, a także jej odprowadzenie do kanalizacji.

Odcinek rurociągu od kotła na paliwo stałe do kolektora należy wykonać z metalu, a dalej można już wykonać wiązanie polipropylenem – tylko to ochroni plastikowe rury przed przegrzaniem.

Jeśli system oparty jest na wymuszonej cyrkulacji, to koniecznie trzeba w nim zainstalować zasilacz awaryjny dla pompy. Woda musi stale odprowadzać ciepło z paleniska, gdzie spala się paliwo stałe, nawet w przypadku przerw w dostawie prądu.

Dodatkowo można wykonać mały obwód grawitacyjny albo wszystkie grzejniki wyposażyć w bypassy do odłączania poszczególnych odcinków systemu. W przypadku awarii pozwoli to naprawić uszkodzony odcinek przy działającym ogrzewaniu.

Kocioł na paliwo stałe powinien być osłonięty obudową ochronną, która ogranicza rozprzestrzenianie ciepła ze ścianek paleniska do kotłowni. Nawet przy jej obecności kolektor i plastikowe rury należy umieścić z dala od pieca.

Wariant #3: Podgrzewacze na paliwo płynne i energię elektryczną

Kocioł na olej przepracowany lub diesel jest wiązany polipropylenem według identycznego schematu jak odpowiednik na paliwo stałe. Polimer należy usunąć od niego na maksymalnie możliwą odległość.

Podczas wiązania kotła elektrycznego PPR nie trzeba martwić się o pęknięcia rur, posiada on automatykę ochronną, która nie dopuszcza do zagotowania wody.

Nagrzewanie czynnika grzewczego w podgrzewaczu wody na elektryczności do temperatur krytycznych dla polipropylenu jest praktycznie wykluczone. W razie zaniku napięcia po prostu przestaje działać. Od uderzeń hydraulicznych rury w tym przypadku chronione są hydroakumulatorem i zaworami do spuszczania nadmiernego ciśnienia.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Wideo #1. Jak wybrać rury z PPR:

Wideo #2. Technologia wiązania kotła na paliwo stałe:

Wideo #3. Jak należy wiązać nagrzewnicę w dwupiętrowym domku:

Wybierając schemat wiązania kotła rurami z polipropylenu, należy uwzględnić wszystkie cechy konkretnego budynku. Sam proces montażu rurociągów i podłączania urządzeń nie jest trudny, poradzi sobie z nim nawet początkujący majster.

Z lutownicą do polipropylenowych złączek i rur praca jest bardzo prosta. Jednak przygotowanie projektu systemu grzewczego lepiej powierzyć specjaliście, błędy tutaj są niedopuszczalne.

Czy chcesz podzielić się osobistym doświadczeniem zdobytym podczas samodzielnego montażu wiązania z polipropylenu, znalazłeś braki lub chcesz uzyskać odpowiedzi na interesujące pytania? Proszę, pisz komentarze w bloku znajdującym się pod treścią artykułu.