床暖房用の水回路を設置する場合、職人は通常、金属プラスチックと架橋ポリエチレンの2種類のパイプラインを使用します。実際の材料の範囲がはるかに広いため、この選択の理由はすべての住宅所有者に明らかではありません:ポリプロピレン(PP-R)、銅、黒色鋼、波形ステンレス鋼。私たちの仕事は、これらのオプションを検討し、最後に、暖かい床にどのパイプがパフォーマンスと価格の点で優れているかを見つけることです。
パイプ材料の評価基準
暖かい床に適したパイプを選択するには、材料の動作条件を十分に理解する必要があります。スクリードの内部にあるため、加熱ラインはモノリスに熱を伝達するだけでなく、水圧とそれ自体の膨張による機械的ストレスも受けます。
したがって、素材には厳しい要件が提示されます。
- 床下暖房(TPと略されます)は、水が最大55度に加熱される低温暖房システムであり、動作モードは約40/30°Сです。クーラントからコンクリートスラブにエネルギーをすばやく伝達するには、パイプの壁に十分な熱伝導率が必要です。
- 多くの場合、TPループの長さは100〜120メートルに達します(選択したパイプラインの直径によって異なります)。長さが長い=耐水圧が高く、内面の粗さが悪化します。簡単な言葉で言えば、パイプの壁が滑らかであるほど、ポンプが長い回路に沿って水を送り出し、必要な流量を提供することが容易になります。
- 暖房により、床下暖房パイプが伸びます。コンクリートスクリードの内部には成長する場所がないため、材料の熱膨張係数が小さいか、シェルの弾性と強度が高く、パイプが破損せずに限られたスペースに収まるように、2つの条件のいずれかを満たす必要があります。
- 緊急時:コレクターの混合ユニットの制御バルブの故障により、暖房回路は70〜90°Cに加熱されたボイラー水で満たされます。モノリシックパイプの材料は、このような温度ジャンプに影響を与えずに耐える必要があります。
- 他の重要な点は、耐食性、酸素の浸透に対する保護、設置の容易さ、モノリス内部のジョイントの欠如です。
注意。木造住宅に設置された「乾式」方法である水回路では、それほど厳格でない要件が提示されます。 TPはカプラーなしで取り付けられているため、熱拡張のための十分な余地があります。リストの項目3はもはや関係ありません。
すべてのTPコンポーネント(パイプライン、継手、分配コーム)のコストによって、最低限の役割が果たされます。そこで、上記の基準で使用した材料と価格を比較します。
ポリマーパイプの特徴
アパートや民家の給湯システムで冷媒を輸送するために、次のタイプのプラスチックパイプラインが使用されます。
- PP-RおよびPP-RCT-アルミニウム、玄武岩またはガラス繊維の層で強化されたポリプロピレンランダムコポリマー。 PP-RCTプラスチックの改良は、熱抵抗の増加を特徴としています。
- PE-X-架橋ポリエチレングレードA、B、C。製品には酸素バリア-不透過性ポリマーの薄層が必要です。たとえば、Rehauパイプは、複合化合物のエチレンビニルグリコール(EVOH)を使用します。
- PE-RT-酸素バリアを備えた熱安定化ポリエチレン製品。
- PE-X / Al / PEXおよびPE-X / Al / PEは、5層の金属プラスチックパイプラインです。
参照。 GOST 32415-2013によると、暖房ネットワークの設置には、ポリブチレンPB、ポリ塩化ビニルPVC-C、ポリプロピレンブロックコポリマー、ホモポリマー(PP-B、PP-H)で作られた製品も適しています。これらの材料は、最悪の技術的パラメータのために、民間住宅建設では広く使用されていません。
家の暖房を組み立てるプロセスでパイプポリマーを接続する方法について簡単に説明します。
- PP-Rからの配線は、はんだ付けによるポリプロピレン継手によって接合されます(熱ポリフュージョン溶接)。
- 架橋され、熱安定化されたポリエチレン(PE-RT)は、軸方向に3段階で取り付けられます。
- 金属プラスチックは2つの方法で接続されます-圧縮またはプレス。
次に、各タイプのパイプラインについて簡単に説明し、要件のリストを確認して、製品がリビングルームの床の給湯器にどのように適しているかを確認します。
ポリプロピレン-ラジエーター暖房用の材料
価格の魅力とPP-Rを使用する多くの職人の取り組みにもかかわらず、ポリプロピレンパイプから暖かい床を作ることは不可能であることにすぐに気づきます。それは実際に承認をチェックする価値はありません-材料の技術的特徴を注意深く研究し、この方法でお金を節約したい住宅所有者のレビューを読んでください。
パイプラインはどのようにポリプロピレンで作られていますか(図を参照):
- 高速道路の通路セクションを形成するPP-Rの内層。
- 熱伸びを抑制し、酸素の侵入を防ぐアルミニウム補強箔。
- ポリマーでアルミニウムを固定する2つの接着層;
- 外側の保護層PP-Rは白色または灰色です(一部の製造元は緑色です)。
重要な追加。現在、穴あきフォイルの代わりにポリプロピレン製造業者は、玄武岩またはガラス繊維の層をパイプ内に置いています。
PP-Rパイプが床暖房ブランチの要件とどのように一致しているかを見てみましょう。
- 熱伝導率0.24 W /(m•°С)は、ポリマー製品の中で最悪です。 Ø20mmでの肉厚3.4 mmを考慮すると(直径16 mmの強化PP-Rパイプラインは製造されません)、熱伝達抵抗R = 0.0034 / 0.24 = 0.014m²•°C / Wが得られます。アクティブな熱伝達には抵抗が高すぎます。
- ポリプロピレンの内壁の滑らかさに関する質問はありません。0.01mmの粗さでは、流体抵抗が増加することはありません。
- 50度に加熱すると、アルミニウム層のある100メートルPP-Rパイプは、長さ150 mm、ファイバーグラスで31 cmになります。ポリプロピレンの弾性は非常に低いため、モノリス内の製品には高負荷がかかります。材料は、主に接合部でひび割れることがあります。
- 圧力と温度に対する耐性は疑いありません。クーラントが70°Cに加熱されると、PP-Rラインは最大13バールの作動ヘッドに穏やかに耐えます。温度を95°Cに上げると、圧力しきい値は9 barに下がります。
- ポリマーは化学的影響に耐性があり、実際には酸素をクーラントに通しません。主な問題は、ポリプロピレン部分を曲げることが非現実的であるため、スクリードの下に多数のジョイントが落ちることです。
注意。 PP-R製品の技術パラメーターは、同社の公式Webサイトに公開されているValtecブランドのドキュメントに従って採用されています。また、このメーカーから他のパイプポリマーの価格と特性を公正に比較するために使用しました。
いくつかのポイントを説明してください。壁の熱抵抗の値R = 0.014m²•°C / Wは、他のプラスチックの性能と比較しない限り、平均的なユーザーに何も伝えません。これらの計算は、ポリエチレンおよび金属プラスチックパイプの説明で以下に示します。
ポリプロピレンシステムの加熱の問題は、溶接継手の品質を視覚的に確認できないことです。高圧テスト(圧着)の1年後に関節が作動することがあります。コンクリートモノリス内部の漏れによる影響を想像してみてください-欠陥の検索、スクリードの破損、修理。
別の問題は、取り付けに長い手間がかかることです。コンクリートには多くのジョイントがあります。PP-Rから家の職人によって収集された加熱回路の例は、上の写真に示されています。パイプØ20-51 ... 83ルーブルの低価格でさえ。 (0.8 ... 1.25 cu)リニアメーターあたり-暖かい床でこのようなパイプを使用するための基礎ではありません。
架橋された耐熱性ポリエチレンのパラメーター
プラスチック製PE-X製パイプは、3層と5層の2種類で製造されています。違いは、拡散防止バリアの場所にあります。最初のケースでは、不透過性のEVOHポリマーがパイプの外側シェルとして機能し、2番目のケースでは、壁の内側に配置され、ポリエチレンの両側に接着されます。外部カラー-ブラウン、シルバー、レッド。
ユーザーはよく床暖房にどのポリエチレンパイプを使用するのがよいか、PE-XまたはPE-RTを自分自身に尋ねます。私たちは答えます:
- プラスチックPE-Xの分子格子は3つの方法で架橋されているため、3種類のポリエチレン-A、B、Cです。
- 暖房の設置と操作の観点から見ると、PE-X / AのパイプはPE-XタイプBおよびCと変わりません。
- 耐熱性が向上した材料PE-RTは、安価な技術を使用して通常のポリエチレンから作られています-分岐を使用して複雑なポリマー分子が修飾されています。
- PE-RTは、耐久性、強度、熱安定性の点でPE-Xよりも劣ります。
- PEXはPE-RTよりもかなり高く、約20〜40%です。
- PERTパイプ壁には拡散防止バリアがないため、クーラントは少なくとも0.1 g /m³•の割合で酸素で飽和されます。 (屋外で);
- PE-RTの材質は熱可塑性であり、特性を失うことなくパイプラインを繰り返し溶融および溶接できます。
参照。 Valtec 16 x 2 mm架橋ポリエチレンパイプのコストは51ルーブルです。メートルあたり(約0.8 cu)。同じ直径の熱安定性PE-RTプラスチック製の製品は、33ルーブル/ 1 m(0.5 cu)です。
要件のリストに移りましょう:
- 温水床「PEX」と「PERT」のパイプの熱伝導率は同じです-0.38 W /(m•°С)。厚さ2 mmの壁の熱抵抗を計算します。R= 0.002 / 0.38≈0.005m²•°C / W-SPRのほぼ3分の1です。つまり、ポリエチレン回路の方がスクリードに熱を伝達しやすくなります。
- 同等の表面粗さ-0.007 mm-パイプの滑らかさの優れた指標。
- 50°Cでウォームアップすると、PEXパイプラインの100メートルの自由区間が100 cmまで延長されます。ただし、弾力性といくつかの取り付け技術のおかげで、コンクリートスラブ内の膨張は、材料によって静かに補償されます。
- PE-X材料の最高使用温度は90°C、PE-RTは80°、短期許容値はそれぞれ95および90°Cです。クーラントの作動圧力は、加熱の程度に応じて6〜10バールです。パラメータは、給湯回路の要件を満たしています。
ポリエチレンシステムの弱点は酸素透過性です。 PEXバリアを装備しているため、1日あたり0.1 g /m³未満しか許容されず、PERTはさらに多くを許容します。しかし、パイプはセメント砂モルタルと一体構造であるため、空気へのアクセスが大幅に制限され、酸素の透過が最小限に抑えられます。
ポリエチレンには、分子メモリーという2つの特性があります。これにより、パイプラインが湾の元の形状に曲がります。この機能により、床の断熱材への暖房ループの固定が複雑になります。パイプがそれ自体の軸を中心に回転しないと、両端が上方に膨らみ始めます。記述された現象に対処する方法については、当社の専門家のビデオをご覧ください。
分子記憶のプラスの効果は、休憩から回復する能力です。損傷箇所を矯正し、建物のヘアドライヤーで加熱するだけで十分です。プラスチックは、弾性と強度を失うことなく、以前の形状をとります。
金属の性質を分析
実際、この5層パイプはPEX材料の類似物であり、0.25 ... 0.4 mmの厚さの剛性アルミニウムフレーム(製品の直径によって異なります)はEVOH酸化防止剤ポリマーとして機能します。内側は、架橋したポリエチレン製の自立チューブで、外側は同じプラスチックのシェルです。構造の層は特別な接着剤で接着されています。
参照。金属-ポリマーパイプのマーキングは、構造-PEX-AL-PEXに対応します。興味深い点:Rehauブランドは、通常の(架橋されていない)ポリエチレンの外殻を備えたRAUTITAN Stabiパイプラインのユニバーサルラインを提供しています。
最初に指定された基準に従って金属プラスチックを分析します。
- 5層構造の熱伝導率は0.45 W /(m•°С)で、直径16および20 mmのパイプの肉厚は2 mmです。したがって、熱伝達抵抗Rは0.002 / 0.45 = 0.004m²•°C / Wに等しくなります。
- 100メートルのセクションを50°Cで加熱した場合の延長はわずか13 cmです。
- 10バールの圧力での動作温度-最大95度、短期間の緊急時-130°C壁の酸素透過性はゼロに近いです。
- ValtecØ16x 2パイプの価格は60ルーブルです。 (0.9 cu)、Ø20x 2-97ルーブル。 (1.45 cu)リニアメーターあたり。
注意:金属-プラスチック構造の熱伝導率、動作温度、および伸びは、すべてのポリマーパイプの中で最高です。粗さの値はポリエチレンと同じ-0.007 mmであるため、材料の滑らかさは言及されていません。
金属プラスチック間の重要な違いは、分子記憶がないことです。曲げると、剛性のアルミニウムフレームが必要な形状を取り、ポリエチレン層の弾性強度を克服します。指定されたプロパティは、インストール時に非常に役立ちます。主なことは、パイプØ16および20 mmの最小曲げ半径をそれぞれ6および8 cmに維持することです。
床暖房用金属パイプ
カントリーハウスの現代的な熱供給ネットワークでは、鋼、ステンレス、銅のパイプが使用されています。床水システムの設置には、2種類の金属パイプラインが使用されます。
- 外径15、18、22 mm、肉厚1 mmの軟銅(25 mのベイで販売)。
- 波形ステンレス焼なまし½および¾インチ(Ø15... 20 mm)、ベイメーター-10〜50 m。
履歴参照。ソビエト時代、建築基準の要件に従って暖かい床が幼稚園に配置されました。加熱回路は、黒色鋼で作られた水性ガス亜鉛メッキ管から溶接されました。
基準に従って金属パイプのパラメータを評価してみましょう:
- 銅と鋼の熱伝導率は非常に高いため(それぞれ389および45 W / m•°С)、計算する意味がありません。この特性によれば、金属がプラスチックをベルトに挿入します。
- 新製品の相当粗さは0.01mmです。運転中、壁の滑らかさが低下し、油圧抵抗が徐々に増加します。
- 金属の線膨張は、ポリマーと比較して重要ではありません-温度差50°Cで、メイン熱源100メートルあたり55〜85 mm。材料はコンクリート内部で長くなり、スクリードを壊さないほど柔軟です。
- 銅Ø18x 1.0 mmは、最高温度200°Cで最大67 Barの作動圧力を静かに保持します。段ボールのステンレス鋼のパラメーターは、それぞれ15バールと150度です。記載されている指標は、TPの要件を大幅にカバーしています。
- 鋼と銅は酸素を通過させませんが、ゆっくりと腐食します。弱点-家庭の電気配線と交差するセクション。
フレキシブルステンレスパイプの問題は、流体の流れに対して大きな油圧抵抗を生み出す波形の波形構造です。 1 cmの長さで、高さ1ミリメートルを超えるピークが少なくとも20個あります。 2番目の瞬間:トラフに小さな砂が集まり始め、冷却剤とともにシステムに沿って移動します。
材料の価格に関する情報。銅パイプØ18x 1.0には約500ルーブルの費用がかかります。メートルあたり(7.5 cu)、ステンレス鋼Ø20mm(内部-15 mm)は155ルーブル/ 1 m(2.3 cu)かかります。
優れた性能にもかかわらず、TPの設置に銅が使用されることはほとんどありません。原因:
- 材料はポリマーより数倍高価です。
- パイプの敷設の複雑さ-暖かい床のループを正確に曲げて形成するには、経験が必要です。
- パイプラインは、プロのはんだ付けでのみ修正できるよじれを恐れています。
波形について:油圧の問題以外に、不信感の問題があります。実際のところ、この素材は比較的最近市場に登場し、フロアシステムでは10〜20年間うまく機能しませんでした。つまり、ステンレス鋼の実際の耐久性は不明です。
TPに最適なオプションの選択
各タイプのパイプラインの分析を注意深く検討すると、予備的な結論を導き出すことができます。つまり、銅はすべての運用指標で勝利しますが、ポリマーの価格は大幅に低下します。ステンレス鋼の波形はまた、ポリエチレンに代わるものではありません-それは2倍の費用がかかり、油圧ではより悪いです。
そもそも暖かい床に使用するパイプ:
- 私たちの評価の第1は、PEX-AL-PEXです。これは、長年の実績によって証明された金属細工です。材料は比較的安価で、DIYの設置に便利で、耐久性があり、熱を十分に伝達し、加熱によりわずかに長くなります。
- 架橋PE-Xポリエチレン-TPの高品質の輪郭を作成できる専門家向けのパイプ。 「PEX」は、休憩後に簡単に復元できますが、熱伝導が悪く、温度上昇により大きく膨張します。
- 耐熱性PE-RTポリエチレンは、専門的な設置に適した予算オプションです。主な欠点は、酸素透過性と、過熱した場合の耐用年数の大幅な短縮です。
- 銅パイプの4番目の場所は、ほとんどの一般住宅所有者が利用できない高価格のためです。この要因を考慮しない場合、銅は床暖房の理想的なオプションになります。
- 波形ステンレス鋼は、接続ホースやホースなどの短いセクションに適しています。スクリードの下に波形パイプを敷設することは、あまり良い解決策ではありません。
- ポリプロピレンは一切使用しておりません。
コメント。異なる配管システムを比較する場合、床回路は接続なしで取り付けられるため、継手のコストは考慮されませんでした。
PE-XおよびPE-RTパイプラインの適切な設置とコンクリートに関する推奨事項。加熱スレッドの伸びを減らすには、1つの回路のパイプの数-100 m、理想的には80 mを超えないようにしてください。溶液を充填する前に、システムに水を入れ、テスト圧力をポンプで上げます(作動する圧力の1.5倍)。 TPをインストールするテクノロジについては、別の記事で詳しく説明しています。
床暖房用にポリエチレンまたは金属プラスチックを選択することに賛成して、いくつかの議論を追加します。第一に、ポリマーはヨーロッパ諸国で長く成功裏に使用されてきました。第二に、塩基性物質の化学組成が継続的に改善され、特性が改善されます。第三に、ポリマーパイプは非常に耐久性があり、標準的な耐用年数は50年です。
加熱管の径について
通常、床下暖房のセルフアレンジメントでは、住宅所有者はどのパイプ径を選択するかという問題があります-16または20 mm。私たちはアクセシブルな言語で答えようとします:
- ほとんどの場合、加熱糸はØ16mmのパイプ(内部通路-DN10)で敷設されています。
- 直径20 mm(DN15)は、長さが100 ... 120メートルの長い輪郭に使用する必要があります。
- 天井が高く、ラジエーターを使用せずにTPシステムによってのみ加熱される広いエリアの部屋では、より大きな高速道路の使用が正当化されます。
適切な直径を選択し、同時に床暖房用のパイプの消費量を確認する最良の方法は、計算することです。詳細なガイドとして公開されている計算方法に慣れることをお勧めします。