Rury warstwowe wykorzystuje się w instalacjach wody zimnej i ciepłej, w tym spożywczej, a także w instalacjach grzewczych. Coraz częściej są też podstawą dla powstających instalacji gazowych, również instalacji sprężonego powietrza. Od pewnego czasu stosuje się je też w specjalistycznych instalacjach technologicznych w przemyśle, gdzie wypierają rury wykonane z zastosowaniem innych technologii. Co sprawiło, że rury warstwowe takim szturmem weszły na rynek i na wielu polach niemal wyparły zarówno te z metali, jak i tradycyjne rury z tworzyw sztucznych, które od warstwowych niemal niczym się nie różnią? Tajemnica tkwi w przepuszczalności tlenowej, która prowadzi do szybkiej degradacji tradycyjnych rur, czyli obniżenia ich jakości, wydajności i przyspieszenia korozji. To najważniejszy powód zastępowania rur z PCV czy PE/PP rurami warstwowymi z wewnętrznym płaszczem aluminiowym, który stanowi nieprzepuszczalną barierę dla tlenu i zasadniczo dla wszystkich gazów.

Struktura i parametry rur warstwowych

W symbolice rur warstwowych (np. PEX-AL-PEX lub PE/AL/PE) zakodowane są informacje zarówno o zastosowanych materiałach, jak i kolejności warstw. Spajający je klej czasem jest uwzględniany w symbolice, czasem nie – zależy to od systemu przyjętego przez producenta rur. Typowa rura warstwowa składa się z trzech głównych warstw, łączonych specjalnym klejem: zewnętrznej polietylenowej (PE, HDPE), wewnętrznej, również polietylenowej, i znajdującej się między nimi warstwy aluminiowej. Jak łatwo się domyślić, najważniejsze parametry wszelkich rur instalacyjnych interesujące specjalistów to ciśnienie i graniczna temperatura, przy których rura działa skutecznie. Dla większości rur warstwowych, pochodzących z różnych fabryk, dane te wyglądają bardzo podobnie: ok. 90–95ºC (przy ciśnieniu 8–10 barów) oraz 10–13 barów (przy temperaturze ok. 65ºC). Z tymi właściwościami wiąże się nierozerwalnie kolejny istotny parametr – wydłużalność termiczna. W rurach warstwowych jest ona od półtora do dwóch razy większa niż w przypadku rur stalowych i nawet 8-krotnie mniejsza niż w przypadku tradycyjnych rur z tworzyw sztucznych. Odpowiada za to wewnętrzna warstwa aluminium, która stanowi czynnik decydujący o tak niewielkim wydłużaniu się rur w sytuacji, gdy znajduje się w nich gorąca woda. Rury warstwowe są ponadto odporne na działanie niezbyt agresywnych chemikaliów, m.in. wszelkich dodatków do wody grzewczej (inhibitorów), co ma duże znaczenie w przypadku skażenia wody w instalacji sanitarnej, wymagającego dezynfekcji chemicznej dokonywanej z reguły z użyciem dwutlenku (ditlenku) chloru. Kolejne zalety rur warstwowych, doceniane zwłaszcza w branży spożywczej, to wysoka odporność na środki przeciwzamrożeniowe, takie jak glikol etylenowy (maks. stężenie 35%) czy glikol propylenowy (maks. stężenie 25%).

Dłuższa żywotność

Najistotniejszym dla przemysłu parametrem jest gazoszczelność rur warstwowych – dzięki niej przez ich strukturę nie przedostaje się tlen, który odpowiada za szybką degradację rur tradycyjnych. Co ważne, instalacje wykonane z rur warstwowych są wewnętrznie gładkie, co chroni je przed tzw. zarastaniem i szybkim korodowaniem i nie dopuszcza do rozwoju niepożądanych drobnoustrojów powodujących zanieczyszczenie (skażenie) wody lub obniżenie jej jakości. Bardzo wysoka jest też odporność wewnętrznej warstwy rur PE/AL/PE na ścieranie – nawet przy dużych prędkościach przepływu uszkodzenie materiału po długim czasie użytkowania jest minimalne. Ponadto rury warstwowe mają dłuższą żywotność niż tradycyjne – ok. 50 lat przy pracy w temperaturach określonych przez producenta jako bezpieczne. Cechują się też dobrą odpornością na promieniowanie UV, zwiększoną wytrzymałością na udary i mechaniczne obciążenia oraz niezłą elastycznością.

Rury PE/AL/PE słabo przewodzą ciepło, wobec czego ponoszone przez nie straty ciepła są ok. 600-krotnie mniejsze niż w przypadku rur miedzianych. Jednocześnie wykazują dobrą odporność cieplną (krótkotrwale do 100–110ºC) i skuteczne tłumią szumy w instalacjach grzewczych. Można je z powodzeniem wsuwać w otuliny dla zabezpieczenia instalacji z zimną wodą przed roszeniem lub instalacji z ciepłą wodą przed stratami cieplnymi.

Izolacja w instalacjach z ciepłą i zimną wodą

Rury warstwowe we wszelkich zastosowaniach należy izolować, uwzględniając ich funkcję oraz czynnik, jaki przez nie przepływa. A to oznacza, że nie izoluje się ich w każdym przypadku w taki sam sposób. Dobierając izolacje i wszelkiego rodzaju otuliny w przypadku rur z metali oraz tradycyjnych rur z tworzyw sztucznych, bierze się pod uwagę miejsce montażu, rolę instalacji, rodzaj i temperaturę medium oraz kilka innych czynników wpływających na dobór. I tak samo postępuje się z rurami warstwowymi.

W przypadku instalacji c.o. rolą izolacji jest ograniczenie strat przesyłowych ciepła, podobnie jak w instalacji z ciepłą wodą użytkową. Jeśli jednak rury prowadzone są w hali, gdzie panuje wysoka temperatura, straty takie są niewielkie nawet bez ocieplenia – wówczas otulina raczej chroni rury przed uszkodzeniami i udarami. Jeśli ciepłe rury pełnią wręcz funkcję dodatkowego „grzejnika” w pomieszczeniu, można rozważyć rezygnację z wszelkich osłon. Zawsze jednak należy pamiętać, że otulina chroni też przed poparzeniem wskutek dotknięcia gorącej rury, więc decyzję taką trzeba podjąć z rozmysłem. W przypadku zastosowania rur warstwowych do ogrzewania podłogowego z otulin można zrezygnować tylko wtedy, gdy posadzka w pomieszczeniu nie jest drewniana. Jeśli jest, brak otuliny może spowodować, że posadzka się „przegrzeje” i rozeschnie.

W instalacji z ciepłą wodą użytkową izolacja cieplna nie tylko zmniejsza zużycie energii potrzebnej do utrzymania temperatury wody w obiegu (poprzez izolację termiczną), ale też zapobiega jej wychłodzeniu, dzięki czemu nie trzeba długo czekać, aż potrzebna po dłuższej przerwie w użytkowaniu woda uzyska właściwą temperaturę.

Zupełnie inna sytuacja występuje w przypadku instalacji z zimną wodą. Tu otuliny nie służą ograniczaniu strat temperaturowych, lecz zabezpieczaniu zimnych ścianek rur przed wykraplaniem się na ich powierzchni pary wodnej unoszącej się w powietrzu. Niekiedy skala tego zjawiska jest tak duża, że dochodzi do zalewania posadzki w pomieszczeniu. Kolejny powód izolowania rur z zimną wodą, zwłaszcza tych, które biegną równolegle do rur z wodą ciepłą, to zabezpieczenie zimnej wody przed ogrzewaniem wskutek przejmowania ciepła bijącego od biegnącej obok gorącej rury.

Dobór otuliny

W znakomitej większości izolacje (otuliny) przeznaczone dla rur warstwowych – podobnie jak wszelkich innych rur wykorzystywanych w instalacjach c.o. i c.w.u./z.w. – wykonane są ze spienionego polietylenu o określonej grubości i średnicy wewnętrznej, zgodnej ze średnicą zewnętrzną rury, która ma być otulona. Ten typ otulin jest najpopularniejszy i sprawdza się zarówno w instalacjach z ciepłą wodą, jak i tych z zimną. Pianka PE dobrze sobie radzi w zakresie temperatur od –50 do +100ºC, jednak im bliżej temperatury wrzenia wody, tym bardziej pianka się kurczy.

Spotyka się też spieniony poliuretan, który w wysokich temperaturach jest rozwiązaniem lepszym niż spieniony polietylen (wytrzymuje do 1500C), jednak wystawiony na działanie promieni słonecznych ulega, podobnie jak polietylen, stopniowemu niszczeniu. Osłony ze spienionego PE i PU pełnią funkcję nie tylko termoizolatora, ale też zabezpieczenia, które umożliwia rurom termiczne wydłużanie się wewnątrz osłon. Poza tym chronią je przed mechanicznymi uderzeniami i zabezpieczają przed bezpośrednim kontaktem z betonem oraz wszelkimi zaprawami.

Oba rodzaje pianek oferowane są na rynku w postaci rurek o różnej długości (np. 100, 150, 200, 250 cm), gęstości, a co za tym idzie – sztywności i elastyczności.

Gdy instalacja poprowadzona jest w taki sposób, że jej część lub całość wystawiona jest na działanie promieni słonecznych, warto sięgnąć po otuliny z plastycznej pianki kauczukowej (syntetyczna odmiana gumy). Cechują się one odpornością nie tylko na promieniowanie UV, ale też działanie wielu chemikaliów i olejów technicznych, przy zakresie temperatur pracy praktycznie takim samym jak w przypadku pianek PE. Taki izolator stanowi więc wartą rozważenia alternatywę wobec tańszych odpowiedników.

Z kolei w pomieszczeniach, gdzie rury wystawione są na działanie bardzo wysokich temperatur (instalacje przemysłowe, kotłownie itp.), należy je otulać doskonałą izolacją z wełny mineralnej, która nie topi się ani nie kurczy w temperaturach do 250ºC. W przypadku temperatur sięgających 5000C należy zastosować wełnę szklaną, która podobnie jak mineralna nie wchłania wilgoci i jest co najmniej tak samo elastyczna. Oba te rodzaje otuliny cechują się dobrą odpornością ogniową, niepalnością i odpornością na oddziaływanie mikroorganizmów. Spotyka się je w wersji z tzw. płaszczem ochronnym, czyli warstwą zewnętrzną, która chroni warstwę izolacji właściwej przed wpływem czynników zewnętrznych i udarami mechanicznymi.

Jak więc widać, rury warstwowe, które stanowią świetne rozwiązanie o uniwersalnym charakterze, w kwestii izolowania podlegają takim samym zasadom jak wszystkie inne konkurencyjne rozwiązania. Ich otuliny dobiera się do temperatury wody w instalacji i temperatury otoczenia: im cieplejsza jest woda płynąca przez instalację w pomieszczeniu o niskiej temperaturze, tym grubsza powinna być izolacja.

MM KOMENTARZ

Michał Nękanowicz, doradca techniczny ds. współpracy z biurami projektowymi w Paroc Polska

Izolacje przeznaczone do instalacji przenoszących wodę lodową lub czynnik chłodzący w systemach klimatyzacji mają nie tylko ograniczać transfer ciepła między układem i otoczeniem, ale też zapobiegać kondensacji pary wodnej na zimnej powierzchni rurociągow. Z biegiem czasu zjawisko to może prowadzić do korozji elementow stalowych, a także rozwoju pleśni i grzybow na przyległych elementach konstrukcyjnych, co znacząco skraca okres poprawnej eksploatacji instalacji. Aby temu zapobiec, stosuje się izolacje z dodatkowym pokryciem przeciwkondensacyjnym. Najbardziej szczelna dla pary wodnej jest folia aluminiowa – nawet przy zastosowaniu minimalnej grubości materiał stawia opor rowny warstwie powietrza o grubości 1500 m. Maty i otuliny z wełny kamiennej Paroc pokryte zbrojoną folią aluminiową charakteryzują się wysokim wspołczynnikiem oporu przeciw dyfuzji pary wodnej (μ = 200, MV2 według EN 14303:2009), dzięki czemu spełniają wymagania stawiane izolacjom przeciwkondensacyjnym.