Polibutylen zmienia branżę instalacyjną

Instalacje wodne i grzewcze stanowią swoistą siłownię budynku. O ile jednak kocioł czy pompa ciepła stanowi serce, o tyle instalacje rurowe są specyficznym układem krwionośnym. Rury i złączki stanowią średnio 0,3 % wartości wszystkich materiałów jednak ciężko jest czasami przekonać inwestora, aby odstąpił od zakupu najtańszych materiałów, chociaż w tym przypadku ciężko o tzw. przeinwestowanie. Woda tak jak ogień, jest w stanie zniszczyć każdą substancje budowlaną, dlatego najlepsze firmy instalacyjne posługują się gwarantowanymi systemami instalacyjnymi i takie zalecają. Jak to się zaczęło - czyli początek instalacji rurowych w erze przemysłowej.

Rury stalowe. Pierwszą instalacją rurową w uprzemysłowionym świecie, była instalacja dla gazu świetlnego, wybudowana w Londynie około 1815 roku . Wykonana została z luf karabinowych połączonych na gwint. Średnica tego rurociągu wynosiła około ½” (1/2 cala). Ten przykład stworzył potrzebę rozbudowy tej instalacji jak i też budowy nowych. To spowodowało duży wzrost zainteresowania i zapotrzebowanie na rury stalowe.

W 1841 roku w Wielkiej Brytanii znormalizowano gwint rurowy. Gwint ten nosi nazwę gwintu Whitwortha , i z niewielkimi zmianami obowiązuje do dzisiaj. Występuje on według norm w wielu krajach czy lub uniwersalnie według zaleceń ISO. Gwint tego typu oraz ówczesne średnice rur funkcjonują w Europie do dzisiaj. Do dnia dzisiejszego rury stalowe mają znaczne zastosowanie w instalacjach przemysłowych i konstrukcjach, w których wykorzystuje się ich właściwości mechaniczne. Występują one w instalacjach ciepłowniczych, gazowych, do przesyłu ścieków, popiołów, etc. W zależności od przeznaczenia, rury stalowe można podzielić wstępnie na: rury przewodowe, rury na wymienniki ciepła, rury konstrukcyjne, rury wiertnicze. Chociaż niektórzy ze starszych instalatorów w Polsce, wspominają instalacje z rur stalowych gwintowanych, jako instalacje istniejące do dziś w najstarszych budynkach,  rury stalowe ( oprócz nierdzewnych) nie mają w zasadzie już zastosowania w nowych, budowlanych instalacjach wody użytkowej oraz w instalacjach grzewczych. Tego typu instalacje były by zbyt pracochłonne i nie ekonomiczne. Rury ocynkowane jako rury z powłokami ochronnymi wykorzystuje się do dziś tylko w wyjątkowych sytuacjach, w instalacjach wodnych zgodnie ze specyfiką technicznych wymagań.

Rzadko widywane w nowych budynkach, w starych jeszcze bardzo popularny widok.

Stal nierdzewna i miedź w instalacjach rurowych.

Stal nierdzewna.

Stosunkowo nową generacją rur stalowych, które są powszechnie stosowane do dziś są rury i systemy rurowe wykonane ze stali nierdzewnej, zwanej także popularnie "kwasówką". Historia stali odpornej na rdzę sięga początku XIX w. Wynaleziona przez niemieckich inżynierów,  bardzo szybko zdobyła popularności  w Wielkiej Brytanii , gdzie była początkowo używana do produkcji naczyń i zestawów stołowych. Obecnie stal nierdzewna ma bardzo szerokie zastosowanie i występuje także jako materiał do produkcji trwałych systemów i elementów w instalacjach wodnych i grzewczych. Ponieważ systemy wykonane ze stali nierdzewnej są stosunkowo drogie i mają wysokie koszty środowiskowe wytworzenia, ich stosowanie ogranicza się do bardzo wymagających i specyficznych technicznie instalacji. Tak jak w przypadku zwykłej stali, systemy wykonane ze stali nierdzewnej można też łączyć poprzez spawanie, za pomocą gwintów, a także w większych średnicach za pomocą uszczelnianych kołnierzy zaciskanych śrubowo. Nowością w przypadku systemów rurowych opartych na stali nierdzewnej są połączenia wykonywane poprzez zaprasowywaną złączkę z uszczelką. W tych instalacja wykorzystywana są rury nierdzewne cienkościenne w zakresie średnic od 15-108 mm. Obecnie, na rynku polskim jest co najmniej kilka systemów rurowych ze stali nierdzewnej, które łączy się za pomocą złączki zaprasowywanej z uszczelką. Instalacje z rur nierdzewnych są estetyczne, trwałe i odporne na temperatury. Jednakże w dziedzinie wykonywania połączeń na przestrzeni lat pojawił się tylko jeden typ nowego łączenia tego typu rur, czyli połączenie zaciskane.

Miedź.

Miedź ma bardzo długą historię użytkową. Zanana od tysiącleci, ma obecnie bardzo szerokie zastosowanie w gospodarce. Większość przełomowych odkryć technologicznych związanych jest z istnieniem miedzi i jej niesamowitymi właściwościami. Przede wszystkim jest materiałem o wysokiej odporności na korozję.  Charakteryzuje się dobrą plastycznością, łatwością obróbki mechanicznej i doskonałym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym, a także łatwością łączenia za pomocą  lutowania. Najważniejszą zaletą miedzi w instalacjach wody użytkowej jest według ekspertów  jej odporność na wpływ wysokie temperatury oraz właściwości bakteriobójcze.  Odporność na wysokie temperatury sprawia także, że elementy wykonane z miedzy nie zmieniają swojej objętości wszerz – mogą jedynie nieco się wydłużyć. Dzięki temu podczas przygotowywania instalacji nie ma potrzeby montażu zbyt dużej liczby zabezpieczeń podtrzymujących w przypadku instalacji rurowych.

Podstawową wadą miedzi jest jej cena, która sprawia, że instalacje rurowe mogą być nawet  dwukrotnie droższe od instalacji wykonywanych z termoplastów. Obecnie, miedź wykorzystuje się w przemyśle lotniczym, samochodowym, komputerowym, w telekomunikacji, w energetyce oraz przy produkcji RTV i AGD. Samochód elektryczny czy hybrydowy ma w konstrukcji od 25 kg do 50 kg miedzi. Miedź jest wszechobecna i nic nie wskazuje, że mogłaby stracić na popularności, więc jej cena jest absolutnie niestabilna.

Rury miedziane wykorzystywane są między innymi w instalacjach wodnych, gazowych oraz spożywczych. Stosuje się je zarówno w domach i mieszkaniach, jak i budowlach przeznaczenia przemysłowego. W trakcie wykonywania instalacji trzeba zwrócić uwagę na fakt, że miedź jest nieodporna na jeden rodzaj korozji a mianowicie korozję elektromechaniczną. Ważne wobec tego jest aby miedź nie była łączona bezpośrednio z innymi metalami.  Ponadto układy wodne czy grzewcze wykonane z rur miedzianych muszą zawierać absolutnie czyste ciecze z uwagi na to, że ten plastyczny materiał nie jest w ogóle odporny na tarcie. Z tego samego powodu trzeba uważać aby szybkość przepływu, przepływu wody w instalacji nie przekraczała 3m/s. W środowisku wodnym miedź ulega utlenianiu, którego szybkość zależy od pH odczynu wody, zawartości różnych związków chemicznych , na przykład siarczków, itp.  Instalacje wodociągowe i centralnego ogrzewania mają specjalne  wymagania dla wody, które zapewniają długotrwałą eksploatację.

Warto też zwrócić uwagę na jakość rur miedzianych do instalacji wody użytkowej. Nieznanych i nieoznaczonych normatywnie rur miedzianych, pod żadnym pozorem nie wolno używać. Chodzi o to, że klasyfikowana miedź instalacyjna ma odpowiednią odporność  i nie przekazuje do wody zbyt dużej ilości jonów miedzi. W przypadku złych materiałów mogło by dojść do sytuacji kiedy w naszym organizmie, a szczególnie we krwi pojawiło by się zbyt dużo jonów miedzi, co mogło by zakłócić gospodarkę pierwiastkową, a w efekcie doprowadzić do choroby.

Z uwagi na wartość produktów rurowych wykonanych z miedzi, muszą one być odpowiednio pakowane i przechowywane. Dla odcinków prostych w stanie twardym i półtwardym powinno stosować się opakowania drewniane lub z twardej tektury, które należy wykładać folią. Rury półtwarde powinny być pakowane do skrzyń w wiązkach , których ilość nie przekracza 10 sztuk. Ciężar pojedynczej wiązki nie może przekraczać 100 kg. Do zespalania rur należy używać specjalnej taśmy samoprzylepnej. Końce rur powinny być zabezpieczone zaślepkami z tworzywa sztucznego uniemożliwiającymi przedostawanie się zanieczyszczeń do wnętrza rury. Do każdego opakowania producent powinien przymocować przywieszkę informacyjną. Wysokie wymagania co do składowania i przechowywania rur miedzianych, maja dodatkowy wpływ na wysokość ceny tych materiałów.  Oprócz lutowania, rury miedziane można łączyć poprzez złączki zaciskane "press". Najnowocześniejsze systemy oparte na polibutylenie posiadają złączki do łączenia z miedzią bez użycia specjalistycznych narzędzi. Coraz popularniejsze połączenia push fit pozwalają łączyć miedź metodą na wcisk .https://youtu.be/pET4dZyQ664

Obecnie, na rynku pojawia się duża ilość rur i złączek niewiadomego pochodzenia i nie certyfikowanych. Szczególnie ważne jest to w przypadku wody pitnej.

Tworzywa sztuczne do produkcji rur.

W instalacjach sanitarnych podstawowe wykorzystanie mają tworzywa sztuczne zwane też termoplastami, wśród których wyróżnić można dwie osobne grupy: 1. tworzywa poliwinylowe, jak: polichlorek winylu – PVCpolichlorek winylu chlorowany – PVC-C

2.  tworzywa poliolefinowe, jak:

polietylen niskiej gęstości – LDPEpolietylen średniej gęstości – MDPEpolietylen wysokiej gęstości – HDPEpolietylen sieciowany – PEXpolipropylen – PPpolibutylen – PB

W praktyce, nowoczesny rynek budowlany jest nastawiony na wykorzystywanie instalacji z tworzyw sztucznych, chociaż znajomość tworzyw i ich właściwości jest niewielka. Pożądana trwałość tworzyw sztucznych istotna z wytrzymałościowego punktu widzenia jest wadą w procesie ich usuwania i utylizacji. Jednakże czym bardziej trwałe jest tworzywo tym dłużej służy i kwestia zagospodarowania odpadów jest wówczas znacznie pomniejszona. To jest istotne także z punktu widzenia technologii wytwarzania, bowiem tworzywa sztuczne są przecież pozyskiwane albo poprzez procesy chemiczne z naturalnych produktów, albo poprzez reakcję syntezy z komponentów organicznych, których podstawowymi składnikami są: węgiel (C) i wodór (H). Podstawowym surowcem w produkcji tworzyw sztucznych są naturalne kopaliny: węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny, z których dwa ostatnie są najważniejsze. Najważniejszą częścią w produkcji tworzyw sztucznych jest nafta. Nafta jest przekształcana w procesie zwanym„krakowaniem”, w mieszankę etylenu, propylenu, butylenu i innych lżejszych węglowodorów.

Jednym z najważniejszych osiągnięć ery tworzyw sztucznych produkowanych na potrzeby budownictwa były badania Profesora Giulio Natta-y.  Bacząc na efektywność ich wytwarzania Giulio Natta dokonał w latach 50' XX wieku przełomu jeśli chodzi o metody wytwarzania tworzyw sztucznych metodą "na zimno". Tzw. katalizatory Natty pozwalają wykorzystywać efektywnie polietylen ( PE), polipropylen (PP) i polibutylen ( PB) do produkcji systemów instalacji rurowych do dziś.  Wprawdzie polietylen ( PE) był już znany przed II wojną światową, ale jego wytwarzanie w wysokich temperaturach, było bardzo skąplikowane i w związku z tym nieopłacalne.

Rozdzielacz polibutylenowy z systemu TERRAIN SDP , do wody ciepłej, zimnej i do ogrzewania. 22mm/15mm

Systemy instalacyjne z tworzyw sztucznych.

Trzy termoplasty,  polietylen, polibutylen i polipropylen są powszechnie znane i konkurują jako tworzywa do tworzenia kompletnych systemów do wykonywania instalacji wodnych i grzewczych. Woda, tak jak ogień, jest w stanie zniszczyć każdą budowlę, w związku z tym poszczególne systemy instalacyjne muszą się charakteryzować wymaganymi przez normy parametrami, a ich żywotność musi być potwierdzona i zabezpieczona. Ponieważ systemy są łączone i podłączane do różnych urządzeń, wszelkiego rodzaju złącza , połączenia i całe systemy, jako systemy podlegają restrykcyjnym badaniom. Bardzo restrykcyjnie badana jest także możliwość wykorzystywania ich do instalacji wody pitnej.  Chociaż koszt złączek i rur w cenie materiałów na cały budynek może stanowić maksymalnie 0.5% wartości wszystkich materiałów, wśród producentów systemów służących do wykonywania instalacji wodnych i grzewczych jest ostra, światowa konkurencja. W grę wchodzą przede wszystkim koszty wytwarzania. Optymalizacja kosztów produkcji nie idzie zazwyczaj w parze z jakością danego systemu. Nawet wytrawni projektanci maja problem z rozpoznaniem właściwości kolejnej, nowej rury danego producenta, która została wprowadzona na rynek tylko ze względu na fakt, że udało się ja wyprodukować taniej. Powstaje wówczas pytanie czy w procesie optymalizacji kosztów produkcji uwzględniono wszystkie wymagane normami parametry i czy interes końcowego użytkownika jest zachowany. Pytanie to nurtuje tym bardziej, że w grę wchodzi także interes społeczny gdy mamy do czynienia z budownictwem jednorodzinnym, wielorodzinnym, socjalnym i z budynkami użyteczności publicznej.  Zakładając jednak, że wszystkie systemy przechodzą te same restrykcyjne badania powstaje pytanie, który z systemów najbardziej reaguje na bieżące potrzeby branży instalacyjnej i budowlanej?

Trzy  termoplasty, które najczęściej występują  w popularnych instalacjach wodnych i grzewczych to: 1. Polipropylen (PP) 2. Polietylen (PE ) 3. Polibutylen (PB)

Polipropylen.

Z racji najniższej ceny jednostkowej, najpopularniejszy obecnie jest polipropylen. Z polipropylenu wykonuje się ponadto rury kanalizacyjne, rynny, kinety studzienek kanalizacyjnych jak też koryta w odwodnieniach liniowych. Ogólnie jest to bardzo rozpowszechniony materiał. Polipropylen tak jak i inne tworzywa sztuczne w przeciwieństwie do stali i miedzi są odporne na korozję nie wchodząc z wodą instalacyjną w żadne reakcje chemiczne. Wyjątkiem są instalacje z polipropylenu PP 3, dla których ogranicza się zawartość w wodzie jonów miedzi. Wobec tego wymogu, wszystkie kształtki polipropylenowe  z zatopionym mosiężnym elementem gwintowym muszą być z tego powodu dodatkowo niklowane.W instalacjach wodnych i grzewczych stosowany jest z reguły polipropylen PP-R (zwany kopolimerem losowym) o nieregularnej budowie cząsteczki. Ze względu na miejsce jakie zajmuje w klasyfikacji używany jest też skrót PP typ 3 lub po prostu PP3. Rury z polipropylenu można łączyć w zasadzie tylko poprzez zgrzewanie. Połączenia tego typu mogą być wykonywane jako zgrzewane kielichowo, zgrzewane elektrooporowo za pomocą odpowiedniej mufy oraz poprzez zgrzewanie doczołowe.

Przy zgrzewaniu polipropylenu, najbardziej istotnym elementem jest zachowanie reżimy systemowego. Nie wolno zgrzewać różnych rodzajów polipropylenów. Mogą mieć różną gęstość i ciężar właściwy.

Polietylen.

Nie mniej znany jest polietylen. Rury z polietylenu są stosowane powszechnie. Znaczna ilość instalacji , a przede wszystkim przyłączy domowych i rurociągów jest wykonywana z polietylenu . Polietylen jako materiał wykazuje bardzo dobrą odporność chemiczną i dużą elastyczność. Ze względu na charakterystyczną budowę rozróżniamy pięć rodzajów polietylenu, Są to; polietylen niskiej (LDPE), średniej (MDPE) i wysokiej gęstości (HDPE), polietylen sieciowany PEX oraz polietylen PE-RT o podwyższonej wytrzymałości termicznej dzięki dodatkowym komponentom oktanowym. To na co warto zwrócić uwagę to fakt, że większość rur do instalacji centralnego ogrzewania i wody użytkowej, wykonanych z polietylenu to rury wielowarstwowe. Z racji tego, że polietylen ma duża przepuszczalność tlenu obowiązkowo stosuje sie w tych rurach bariery antydyfuzyjne.  Z racji popularności do polietylenu, wiele firm używa go do tworzenia systemów instalacyjnych. W związku z tym pojawia się ogromna ilość różnych systemów połączeń, co jest problemem dla firm instalacyjnych, które przyjmują pracę zlecone i muszą je wykonać zgodnie z projektem, w danym, zaprojektowanym systemie.  Ponieważ w większości przypadków specyfika danego łączenia wymaga dedykowanych narzędzi, wiele firm instalacyjnych posiada ogromną ilość narzędzi do łączenia różnych systemów.  Obecnie najpopularniejszą  metodą  łączenia rur PE jest metoda na zacisk. Przy realizacji tego typu połączenia potrzebne jest narzędzie zwane zaciskarką lub prasą.

Popularności systemów wykonanych z rur typu PEX jest ogromna, ale nawet w tym przypadku, przy wykonywaniu połączeń jest potrzebna duża doza reżimy technologicznego. Projektując instalacje w systemach typu PEX, trzeba zwracać uwagę na istotne przewężenia w złaczkach, które hamują przepływ.

Polibutylen.

Polibutylen jest materiałem termoplastycznym z grupy poliolefinów. Jego gęstość jest podobna do innych termoplastów takich jak PP czy PE. Jego idealne właściwości mechaniczne, wysoka odporność chemiczna i niska rozszerzalność pod wpływem temperatury czyni go najlepszym do stosowania w instalacjach ciepłej wody. Polibutylen produkowany jest w procesie polimeryzacji butylenu (C4H8). W ten sposób można mieć pewność, że w trakcie procesu nie powstaną dodatkowe chlorki fluoru. PB 4237 ze względu na swoje właściwości, m.in. nie pozostawia smaku ani zapachu w cieczach przepływających wewnątrz, idealnie nadaje się do przemysłu spożywczego. Podobnie jak PP i PE, PB jest częścią grupy tworzyw niepolarnych, jego powierzchnia nie ulega penetracji lub też rozpuszczaniu. Cecha ta powoduje że rury i kształtki nie mogą być łączone przy pomocy kleju. W montażu Polibutylenu połączenia mechaniczne i zgrzewane sprawdziły się doskonale. Jego wyjątkowa elastyczność, także przy niskich temperaturach oraz stabilność przy wysokich, czyni PB produktem nie tylko do instalacji domowych, ale także przemysłowych.Polibutylen, jako surowiec który może być zgrzewany lub łączony mechanicznie za pomocą kształtek, łączy wiele korzystnych cech tj.: - stabilność wymiarową i żywotność w długim okresie, - dużą odporność na odkształcenia plastyczne, - dużą odporność na gorące media, - stabilność pod wpływem promieni ultrafioletowych w procesie instalacji, - pigmentację zapobiegającą rozwojowi flory bakteryjnej, - elastyczność, także w niskich temperaturach, - niską temperaturę łamliwości, - dużą odporność na uderzenia, - dużą odporność na ścieranie. W konsekwencji dużej odporności na wysokie temperatury, w porównaniu z innymi materiałami, Polibutylen pozwala wykorzystywać mniejsze grubości ścianek rur do tych samych celów. Fakt ten oznacza zachowanie większych średnic wewnętrznych przy tych samych średnicach zewnętrznych, mniejszą prędkość wody wewnątrz przy tej samej jej ilości, mniejsze straty liniowe oraz mniejszą wagę jednego metra rur. Zaawansowane badania i testy w naszych i niezależnych laboratoriach i instytutach doprowadziły do wniosku, że idealnym surowcem do naszego systemu będzie polibutylen PB 4237, częściowo krystaliczny i termoplastyczny poliolefin o doskonałej wytrzymałości długotrwałej i dobrej odporności na wysokie temperatury co stanowi podstawowy wymóg dla wewnętrznych instalacji wodnych i grzewczych.

System TERRAIN SDP jest poddany ponadnormatywnym badaniom w niezależnym instytucie KIWA. KIWA w swoich badaniach potwierdza wysoką jakość rur, złączek i całego systemu i przedysponuje go do instalacji wody pitnej.

Podsumowanie

Polibutylen w swojej homopolimerowej formie zmienia oblicze branży instalacyjnej. Jest jedyną poliolefiną, którą cechuje zarówno wysoka udarność jak i wysoka odporność na pełzanie. To rzadka cecha, która związana jest z bardzo dużą sprężystością tego materiału. Polibutylen w podstawowej formie ma także dobre właściwości jeśli chodzi o kwestię biodegradacji. Dlatego jako mocną poliolefinę, dodaje się go jako kopolimer w celu zwiększenia trwałości innych tworzyw, a równocześnie do tworzyw, które służą do produkcji opakowań, w celu zwiększenia ich zdolności do biodegradacji.

Najpopularniejszy w Polsce system wykonany z polibutylenu, system TERRAIN SDP, ma dwa ewenementy. Jeden to trwałość i podwyższona odporność związana w właściwościami polibutylenu, drugi ewenement to gwarantowane szybkozłącza, które znacznie przyspieszają montaż w zakresie do 50 mm. Ta właściwość idzie w sukurs problemom z brakami kadr w budownictwie i koniecznością optymalizacji pocesów realizacji budów.