Badania własności materiałowych rur wielowarstwowych wykonanych z tworzyw sztucznych stosowanych w instalacjach grzewczych

• Autorzy: Sabiniak H. G. , Rubinkowicz A.

Warianty tytułu

EN

Study of material properties of multilayer pipes made of plastic materials used in heating systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Systemy instalacji grzewczych wykonanych z tworzyw sztucznych ze względu na swoje liczne zalety już od dawna stały się alternatywą dla instalacji wykonywanych z tradycyjnych materiałów, takich jak: stal i miedź. Producenci systemów instalacyjnych do ogrzewania i ciepłej wody na przestrzeni lat udoskonalają produkowane wyroby dążąc do stworzenia rur, których właściwości mechaniczne będą zbliżone do systemów metalowych. Obecnie najczęściej stosowane w instalacjach sanitarnych, wykonanych z tworzyw sztucznych są systemy rur wielowarstwowych, które zastępują dotychczas stosowane z jednorodnych polimerów. Rury wielowarstwowe zbudowane są z warstw polimeru zewnętrznej i wewnętrznej oraz warstwy wzmacniającej, najczęściej folii aluminiowej lub włókna szklanego znajdującej się pomiędzy nimi. Obecność dodatkowej warstwy o zupełnie innych, właściwościach mechanicznych zmienia cechy materiałowe całego systemu rur, którego bazą jest ten sam jednorodny polimer. Dane materiałowe stosowane w obliczeniach długości ramion kompensatorów kształtowych, zawarte w katalogach i poradnikach producentów, często podawane są dla tworzywa, które jest podstawą danego systemu bez uwzględniania jakże istotnej warstwy wzmacniającej. Rury wielowarstwowe posiadają znacznie mniejszy współczynnik wydłużenia liniowego - α, w porównaniu do rur wykonanych z jednorodnego tworzywa. Znacząco różnią się również i inne właściwości mechaniczne takie, jak moduł Younga, czy granica plastyczności. Ponadto warstwy aluminium są barierą dla tlenu przenikającego przez ścianki rur do zładu. Mimo, że rury wielowarstwowe wykazują mniejsze wydłużenia liniowe pod wpływem zmian temperatury, nie zwalnia to projektantów i wykonawców instalacji ze stosowania kompensacji wydłużeń liniowych mając na uwadze długotrwałą i bezawaryjną ich pracę. Producenci systemów wielowarstwowych, podobnie jak w przypadku rur jednorodnych, dane materiałowe zawierają w stałej - K, dla całego zakresu temperaturowego. Zdarza się również, że stała materiałowa K o tej samej wartości jest zalecana w obliczeniach długości ramion kompensatorów rur wykonanych z jednorodnego polimeru, jak i wielowarstwowych, których bazą jest ten sam polimer. Przeprowadzono badania weryfikujące dane przyjmowane do obliczeń długości ramion kompensatorów kształtowych w wielowarstwowych systemach instalacyjnych. Wykonane badania miały na celu określić wartości modułów Younga oraz wytrzymałość na rozrywanie rur wielowarstwowych w porównaniu do danych zawartych w katalogach i poradnikach dla projektantów.

EN

Heating systems made of plastics due to its numerous advantages have long become an alternative for the installation made from traditional materials such as steel and copper. Manufacturers of heating and domestic hot water installation systems over the years have improve produced products to create tubes, whose mechanical properties are similar to systems made of metal. Currently the most commonly used are sanitary plastic multilayer systems, which replace previously used pipes made of homogeneous polymer. Multilayer pipes are made of layers of polymer outer and inner and reinforcing layer in the form of aluminum tape or fiberglass. The presence of an additional layer of completely different mechanical properties, change the material properties of the entire pipe system compared to an installation that is based on the same homogeneous polymer. Material properties used in the calculation of the length of the shaped compensator arms, included in the catalogues and manuals often are given for plastic, which is the base of the system without taking into account the reinforcement layer. Multilayer pipes have a much lower coefficient of linear elongation - α, compared to pipes made of homogeneous material. Other mechanical properties such as Young's modulus or yield strength are also significantly different. In addition, the aluminum layer become a barrier to oxygen transmitted by the walls of the pipe to the heating medium. Despite the fact that the multilayer pipes show a smaller linear elongations under the influence of temperature changes in the installation, this does not relieve designers and installers with the use of linear extension compensation for long-term and trouble-free operation of the heating system. The producers of multilayer systems, as in the case of homogeneous pipes, material data include in solid - K for the entire temperature range. It also happens that material constant (K) of the same value is used in the calculation of the length of the compensators arms for pipes made of homogeneous polymer, and multilayer tube, which base is the same polymer. Data verification tests have been carried out for the calculation of the length of the shaped compensator arms in multilayer systems. Measurements were made to determine the Young's modulus and tensile strength values of multilayer pipes compared to data contained in the catalogues and manuals for designers.

Słowa kluczowe

PL

tworzywa sztuczne; rury wielowarstwowe; moduł Younga; instalacja grzewcza; kompensator kształtowy

EN

plastics; multilayer pipes; Young's modulus; heating system; shaped compensators

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 7/8
• Strony: 22--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Sabiniak H. G.

• Instytut Inżynierii Środowiska i Instalacji Budowlanych, Politechnika Łódzka

autor

Rubinkowicz A.

• Instytut Inżynierii Środowiska i Instalacji Budowlanych, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] Aquatherm. 2002. „Poradnik fusiontherm. System instalacyjny PP-R".
• [2] Kamler Witold. 1976, „Ciepłownictwo", PWN Warszawa.
• [3] Katalog System Kan-therm. 2014. „Nowoczesne instalacje wodne i grzewcze".
• [4] Katalog Vesbo. 2014. „System PP-R w instalacjach wodnych".
• [5] Katalog Vesbo. 2015. „Systemy wielowarstwowe w instalacjach wodnych i grzewczych".
• [6] PN-EN ISO 178:2011.2006.„Tworzywa sztuczne. Oznaczanie właściwości podczas zginania".
• [7] PN-EN ISO 527-1 i 2. 2012. „Tworzywa sztuczne. Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu".
• [8] Rubnikowicz Adam. 2014. „Wytrzymałość zmęczeniowa kompensatorów kształtowych w instalacjach wykonanych z chlorowanego polichlorku winylu PVC-C". Rozprawa doktorska. Politechnika Łódzka.
• [9] Sabiniak G. Henryk, Adam Rubnikowicz. 2017. „Badania własności materiałowych rur wykonanych z jednorodnych tworzyw sztucznych stosowanych w instalacjach grzewczych". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja Nr 7
• [10] Sabiniak G. Henryk, Adam Rubnikowicz. 2013. „Doświadczalne badania kompensatorów kształtowych w instalacjach grzewczych wykonanych z chlorowanego polichlorku winylu". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja. Nr 7: 274-276.
• [11] Sabiniak G. Henryk, Adam Rubnikowicz. 2013. „Naprężenia w elementach kompensatorów kształtowych w instalacjach wykonanych z chlorowanego polichlorku winylu". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja. Nr 6: 229-231.
• [12] Sabiniak G. Henryk, Adam Rubnikowicz. 2014. „Metody modelowania kompensato- rów kształtowych w instalacjach z tworzyw sztucznych". Instal Nr 6 (352): 50-53.
• [13] Sabiniak G. Henryk, Adam Rubnikowicz. 2015. „Praca zmęczeniowa instalacji grzewczych". Instal Nr 11 (367): 40-43.
• [14] Sabiniak G. Henryk, Adam Szyda. 2011. „Badania termicznej wydłużalności rur polipropylenowych stabilizowanych warstwa aluminiowa.". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja Nr 6: 253-256.
• [15] Sabiniak G. Henryk, Adam Szyda. 2011. „Teoretyczne modelowanie termicznej wydłużalności rur polipropiylenowych stabilizowanych warstwą aluminiową". Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja Nr 4: 144-147.
• [16] Sabiniak G. Henryk. 2001. „Rozszerzalność liniowa rur wykonanych z chlorowanego polichlorku winylu". INSTAL Nr 6: (208): 54-56.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).