W budowach wodnych, kanalizacyjnych oraz grzewczych kojarzy się dwa rodzaje produktów: metal (miedź oraz stal) oraz tworzywa sztuczne. Te nowe zdobyły przebojem technikę instalacyjną. Obejmują następujące grupy materiałów: polichlorek winylu (PVC), polietylen (PE), polibutylen (PB), polipropylen (PP) i ich udoskonalone pochodne (np. rury warstwowe).
Cechy rur z ciał sztucznych
Tworzywa sztuczne są bardzo delikatne, dostępne w zestawie (oraz ewentualnym demontażu) i popularne. Ich wewnętrzne ścianki są gładkie – straty ciśnienia hydraulicznego są niewielkie (można więc stosować mniejsze średnice) oraz nie pojawiają się osady. Tenże towar nie przychodzi na grupa wody – nie uczy się błona biologiczna (przypadkiem mogą stanowić połączenia klejone wykorzystywane w rurach PVC) także nie zachodzi korozja elektrochemiczna. Rury z tworzyw sztucznych słabo przewodzą ciepło, dzięki czemu w użyciach do wody i kanalizacji nie jest potrzeb ich izolowania. Rury z tworzyw sztucznych mają zawsze znaczny współczynnik rozszerzalności cieplnej (zależnie z tworzywa 0,08-0,18 mm/(m•K)). Nazywa to, że odcinek rury o długości 1 m zwiększy się nawet o 4 – 9 mm – jeśli założymy, że rury tworzone stanowiły w temperaturze 10ºC, a płynąca woda ma temperaturę 60ºC. Oznacza to, że rury „działają” a umieją w nich powstawać naprężenia – konieczna jest kompensacja: zmiany kierunku rur, stosowanie kompensatorów U-kształtnych oraz kielichów kompensacyjnych pozwalających na samodzielną pracę rur, odpowiednie sytuowanie uchwytów mocujących (podpór trwałych również przesuwnych).
Wśród wad tworzyw sztucznych należy wskazać podatność na starzenie oraz małą siłę na niewielkie temperatury. Pod wpływem promieni UV rury niekorzystnie doskonalą swoje zalety: pogarsza się ich siłę, i za to zwiększa wrażliwość na uszkodzenia. Uważa się też, że są przepuszczalne dla gazów z środowiska zewnętrznego. Niskie temperatury sprawiają, że rury zatrzymują się słabe i kilka wytrzymałe mechanicznie. Zatem nie należy składować rur bez bezpieczeństwa na powietrzu, należy chronić rury już zamontowane przed bezpośrednim wpływem światła słonecznego oraz unikać montażu w temperaturze ujemnej (odpowiednie dla szczególnie wrażliwego PVC!).
Tworzywa sztuczne w budowach wodociągowych
Polichlorek winylu (PVC) stanowi niezwykle prosty, ale także najbardziej czuły na wysokie temperatury – zakres książce jest ograniczony od 0 do 60°C, zatem dodaje się tylko do przewodów wody zimnej i wtedy tylko w instalacjach nie narażonych na zamarzanie. Częściowo górną granicę stosowalności można przesunąć, stosując polichlorek winylu chlorowany (CPVC) – zakres temperaturowy wynosi 100ºC.
Sprzedawane są rury cienko- i grubościenne (do dalekich zakresów ciśnień), o średnicy od 1/2 do 6 cali. Rury są tanie w sztangach, czyli odcinkach prostych o długości 3 lub 5m. W skład systemu instalacyjnego wchodzą także równo- i różnoprzelotowe (redukcyjne) złączki, kolanka 90° i 45°, trójniki, czwórniki, zawory.
Podstawowym sposobem łączenia elementów z PVC w budowy jest klejenie. Ważne jest obowiązkowe Sklepy Hydrauliczne wykonanie połączenia klejonego. Przydatne są i połączenia gwintowane (złączki fabryczne), dodatkowo w mieszkaniach, gdzie PVC należy połączyć z metalem (np. podejście do baterii).
Polietylen (PE) dla instalacji wodnych jest jako niskociśnieniowej (PELD) też jako polietylen usieciowany (PE-X) – ten podstawowy jest delikatny na skok temperatury powyżej 20°C, ten nowy ma charakter stosowania 95°C. Polietylen jest elastyczny, dzięki czemu dla dobrego poziomu średnic łuki, podejścia oraz pętle mogą stanowić tworzone przez gięcie rur, bez potrzebie stosowania kształtek, a drgania są wytłumione również instalacja pracuje cicho.
Do łączenia rur PE odnosi się złączki zaciskowe i samozaciskowe, elektrozłączki, zgrzewanie doczołowe oraz połączenia gwintowane i kołnierzowe. Ponieważ PE-X nie prawdopodobnie stanowić klejony ani zgrzewany, do połączeń rur z bieżącego środka wykorzystuje się złączki zaciskowe: skręcane ręcznie z pierścieniem, zaprasowywane zaciskarką lub zaciskane praską hydrauliczną. Odmianą połączeń zaciskowych są połączenia samozaciskowe – na rurę wymienia się pierścień zaciskowy, a wtedy obejmuje ją ekspanderem. W tak zrobioną rurę nasuwa się kształtkę metalową, rura powraca do pierwotnego kształtu (tzw. pamięć kształtu) oraz jedyna się zaciska. Z zmian dla PE-LD dostosowuje się głównie zgrzewanie. Zgrzewanie doczołowe (średnice powyżej 90mm) polega na rozgrzaniu końców łączonych rur oraz porwaniu ich aż do zastygnięcia zgrzewu. Istotne jest współśrodkowe połączenie rur i brak wypływki zgrzewu do zabiegu. W sukcesu elektrozłączek (średnice do 90mm) końce łączonych rur składa się do złączki, która stanowi poddawana działaniu prądu elektrycznego. Stosując odpowiednie adaptery (złączki przejściowe) można połączyć rury z polietylenu z rurami stalowymi.
Polibutylen cechuje się znaczną elastycznością. Można układać przewody stosując tzw. system kablowy – przewód rozwija się ze zwoju, wyginając go razem z kształtem pomieszczania bez szkody dla jakości materiału. Ogranicza to dawanie liczby kolan – ręcznie z rury PB można przygotować łuk odpowiadający ośmiu średnicom zewnętrznym. Ograniczeniem tego podejścia jest konieczność zastosowania specjalnych podpór. Rura jest odporna na zmiany prędkości – w niniejszym na silny wzrost prędkości; wykazuje też wysoką udarność – te części sprawiają, że kształtuje się do instalacji zagrożonych uderzeniem hydraulicznym. Polibutylen jest zdecydowany na temperatury do -15ºC, dzięki dlaczego nie ma zastrzeżeń co do warunków montażu.
Rury polibutylenowe odnosi się poprzez zgrzewanie elektrooporowe lub polidyfuzyjne. Zgrzewanie polidyfuzyjne polega na podgrzaniu zewnętrznej części rury oraz prywatnej części kształtki, którą następnie budzi się na rurę. W organizmach instalacyjnych producenci proponują specjalne złączki wciskowe (rozbieralne) z pierścieniem uszczelniającym, dzięki którym nie jest potrzebne stosowanie specjalistycznych narzędzi.
Polipropylen prezentuje się wysoką sztywnością oraz też jak PVC organizowany jest drogami tradycyjnymi. Jest duży zakres pracy: wykazuje kruchość dopiero w temperaturach poniżej -40ºC, a dobre odmiany (PP-3) kupią na korzystanie ciała w temperaturach nawet do 120ºC. Przekonuje się też wielką wytrzymałością na ilość żrących substancji chemicznych.
Rury polipropylenowe montuje się przez zgrzewanie (kielichowe – do 40mm wielkości i elektrooporowe) lub przez łączniki gwintowane i kołnierzowe.
Tworzywa sztuczne do kanalizacji
W kanalizacji wykorzystuje się polichlorek winylu, polietylen wysokiej gęstości oraz poliproylen. Polichlorek winylu jest lubiany ze względu na złą cenę, wytrzymałość, wytrzymałość na niepowodzenia także na zgniecenia. Polietylen wysokiej gęstości (HDPE) wykazuje dużą siła na ścieranie. Polipropylen (koopolimer blokowy PP-HT) jest pozytywne właściwości mechaniczne w umiarkowanym stopniu uzależnione od temperatury – m. in. zachowuje wysoką udarność w ciemnej temperaturze również odporność na działanie ścieków wysoce korozyjnych (np. przemysł chemiczny).
W instalacji kanalizacyjnej powstają uciążliwe dźwięki, które przetwarzane są przez ścianki (drgania wywołane przepływem ścieków), kształtki i łączniki (miejsca zmniejszenia wielkości oraz zmian kierunki), odsadzki (połączenie dwóch wymienionych źródeł) oraz przejścia przez szachty. Rowiązaniem jest kanalizacja niskoszumowa (cicha). Bazą do działania takich sposobów najczęściej jest polipropylen lub polietylen, których skład uzupełniony stanowi o minerały lub o kolejne tworzywa sztuczne (np. ABS – zwłaszcza w połączeniu z PVC). Stanowią toż rury trójwarstwowe – gładka powierzchnia wewnętrzna odpowiada za zachowanie warunków przepływu, środkowa pochłania drgania (tu wykorzystuje się udoskonalony materiał), zewnętrzna płaci za parametry wytrzymałościowe całej rury. Uzupełnieniem są odpowiednie techniki połączeń (np. kielichy z uszczelką tłumiącą).
Tworzywa sztuczne w instalacjach grzewczych
Miejsce ma tu przede każdym odporność rur na rozszerzalność temperaturową. Do budów grzewczych należy więc dobierać rury, których temperatura pracy ciągłej stanowi nie prostsza niż (dla danego ciśnienia w instalacji) temperatura zasilania czynnika grzewczego. Poszukuje się też rozwiązań technicznych, które pozwolą ograniczyć rozszerzalność temperaturową – np. podczas produkcji rur do tematu umieszcza się cząsteczki innych substancji poprawiających właściwości materiałowe lub tworzywa zbliża się z różnymi środkami (aluminium, włókno szklane): powstają rury zespolone oraz rury warstwowe („sandwich”).
Materiał, z którego wykonano ściankę rury nie jest prosty – między dwiema warstwami tworzywa (najczęściej polietylen lub polipropylen) wydaje się warstwę, która pomaga właściwości cieplne (zmniejsza rozszerzalność) – aluminium lub stabilizowane tworzywo sztuczne (np. Stabi Glass®– polipropylen wzmocniony włóknem szklanym). Przy montażu trzeba zwrócić uwagę na ważne łączenie rur warstwowych: przycinając je, należy „obrać” warstwy zewnętrzne tak, aby stała tylko wewnętrzna warstwa tworzywa sztucznego – technologie przewidziane do budowania rur warstwowych to metody odpowiednie dla łączenia rur z tworzyw sztucznych.
Rury z tworzyw sztucznych kształtują się oraz do wodnego ogrzewania podłogowego – dzięki elastyczności, rury można łatwo organizować w pętle. Najciekawszy jest tutaj polibutylen, jaki może być odwijany z dalekiego zwoju i robiony ręcznie, bez stosowania kształtek i łączników. Dzięki temu potężna układać pętle ogrzewania podłogowego z pojedynczych odcinków (maksymalna długość jednej pętli to ok. 120 m). Ze powodu na niebezpieczeństwo przenikania tlenu, rury muszą istnieć pokryte zewnętrzną warstewką antydyfuzyjną (przeważnie stanowi wtedy napylone aluminium). Dostosowuje się także rury warstwowe oraz rury z polietylenu sieciowanego, oferowane w zwojach. Zastosowane rury muszą istnieć zaadaptowane do rzeczy w temperaturze wody grzewczej (najczęściej stanowi wówczas 55ºC) dodatkowo przy dobrym ciśnieniu.