Ao instalar circuitos de água para aquecimento por piso radiante, os artesãos costumam usar 2 tipos de tubulações - de metal-plástico e polietileno reticulado. As razões para essa escolha não são claras para todos os proprietários, pois a gama real de materiais é muito maior: polipropileno (PP-R), cobre, aço preto, aço inoxidável corrugado. Nossa tarefa é considerar essas opções e, finalmente, descobrir qual tubo para um piso quente é melhor em termos de desempenho e preço.
Critérios de avaliação para materiais de tubos
Para escolher os tubos corretos para um piso quente, é necessário ter um bom entendimento das condições operacionais do material. Por estar dentro da mesa, a linha de aquecimento não apenas transfere calor para o monólito, mas também sofre tensões mecânicas da pressão da água e de sua própria expansão.
Por conseguinte, são apresentados requisitos rigorosos para o material:
- O piso radiante (abreviado como TP) é um sistema de aquecimento de baixa temperatura em que a água é aquecida a um máximo de 55 graus, o modo de operação é de aproximadamente 40/30 ° C. Para transferir rapidamente energia do refrigerante para a laje de concreto, as paredes dos tubos devem ter condutividade térmica suficiente.
- O comprimento dos circuitos TP geralmente atinge 100-120 metros (dependendo do diâmetro escolhido da tubulação). Comprimento maior = alta resistência hidráulica, exacerbada pela rugosidade da superfície interna. Em linguagem simples: quanto mais suaves as paredes do tubo, mais fácil é a bomba bombear água ao longo de um longo circuito e fornecer a vazão necessária.
- O aquecimento causa o alongamento dos tubos de aquecimento do piso. Como não há onde crescer dentro da mesa de concreto, uma das duas condições deve ser atendida: um pequeno coeficiente de expansão térmica do material ou alta elasticidade e resistência da carcaça, permitindo que o tubo caiba em um espaço limitado sem quebrar.
- Emergência: devido à quebra das válvulas de controle na unidade de mistura do coletor, os circuitos de aquecimento são preenchidos com água da caldeira aquecida a 70 ... 90 ° C. O material dos tubos monolíticos deve suportar tais saltos de temperatura sem consequências.
- Outros pontos importantes são resistência à corrosão, proteção contra penetração de oxigênio, facilidade de instalação e ausência de juntas no interior do monólito.
Nota. São exigidos requisitos menos rigorosos para circuitos de água instalados de maneira "seca" em casas de madeira. Os TP são montados sem um acoplador, há muito espaço para extensão térmica. O item 3 da lista não é mais relevante.
O menor papel é desempenhado pelo custo de todos os componentes TP - tubulações, conexões, pentes de distribuição. Por isso, comparamos os materiais utilizados pelos critérios e preços acima.
Características dos tubos de polímero
Os seguintes tipos de tubulações de plástico são utilizados para o transporte de refrigerante em sistemas de aquecimento de água de apartamentos e casas particulares:
- PP-R e PP-RCT - copolímero aleatório de polipropileno reforçado com uma camada de alumínio, basalto ou fibra de vidro. A modificação do plástico PP-RCT é caracterizada pelo aumento da resistência térmica.
- PE-X - polietileno reticulado graus A, B e C. Os produtos devem ter uma barreira ao oxigênio - uma fina camada de polímero impermeável. Por exemplo, os tubos Rehau usam o composto complexo etileno vinil glicol (EVOH).
- PE-RT - produtos de polietileno termicamente estabilizados com barreira ao oxigênio.
- PE-X / Al / PEX e PE-X / Al / PE são tubulações de metal-plástico de cinco camadas.
Referência. De acordo com GOST 32415-2013, para a instalação de redes de aquecimento também são adequados produtos fabricados em polibutileno PB, cloreto de polivinila PVC-C, copolímero em bloco de polipropileno e homopolímero (PP-B, PP-H).Esses materiais não são amplamente utilizados na construção de moradias particulares devido aos piores parâmetros técnicos.
Resumidamente, sobre como conectar polímeros de tubos no processo de montagem do aquecimento doméstico:
- a fiação do PP-R é unida por acessórios de polipropileno por solda (soldagem por polifusão térmica);
- o polietileno reticulado e termicamente estabilizado (PE-RT) é montado axialmente em 3 estágios - queimando a extremidade, tensionando o encaixe do encaixe, ajustando a luva deslizante;
- metal-plástico é conectado de duas maneiras - compressão ou prensa.
Agora, forneceremos uma breve descrição de cada tipo de tubulação, examinaremos a lista de requisitos e verificaremos como os produtos são adequados para o aquecimento da água dos pisos nas salas de estar.
Polipropileno - material para aquecimento do radiador
Apesar da atratividade e do compromisso de muitos artesãos em usar o PP-R, notamos imediatamente que é impossível fazer um piso quente a partir de tubos de polipropileno. Não vale a pena verificar a aprovação na prática - apenas estude cuidadosamente as características técnicas do material e leia as avaliações dos proprietários que desejam economizar dessa maneira.
Como os dutos são feitos de polipropileno (veja o diagrama):
- a camada interna do PP-R, formando a seção de passagem da rodovia;
- folha de reforço de alumínio que inibe o alongamento térmico e impede a penetração de oxigênio;
- 2 camadas adesivas de fixação de alumínio com polímero;
- a camada de proteção externa PP-R é branca ou cinza (alguns fabricantes têm verde).
Uma adição importante. Agora, os fabricantes de polipropileno, em vez de folhas perfuradas, depositam uma camada de basalto ou fibra de vidro dentro do tubo.
Vamos ver como os tubos PP-R são consistentes com os requisitos para ramais de aquecimento de piso:
- A condutividade térmica 0,24 W / (m • ° С) é a pior entre os produtos poliméricos. Se considerarmos a espessura da parede de 3,4 mm a Ø20 mm (as tubulações reforçadas de PP-R não são produzidas com um diâmetro de 16 mm), obtemos a resistência à transferência de calor R = 0,0034 / 0,24 = 0,014 m² • ° C / W. A resistência é muito alta para transferência de calor ativa.
- Não há dúvidas quanto à suavidade das paredes internas ao polipropileno - uma rugosidade de 0,01 mm não cria maior resistência hidráulica.
- Quando aquecido a 50 graus, um tubo PP-R de 100 metros com uma camada de alumínio adicionará 150 mm de comprimento e 31 cm de fibra de vidro.A elasticidade do polipropileno é muito baixa, por causa da qual o produto dentro do monólito estará sob alta carga. O material pode rachar, principalmente nas articulações.
- Resistência à pressão e temperatura não está em dúvida. Quando o líquido de refrigeração é aquecido a 70 ° C, a linha PP-R suporta calmamente uma cabeça de trabalho de até 13 Bar. Se você elevar a temperatura para 95 ° C, o limiar de pressão cai para 9 bar.
- O polímero é resistente a quaisquer influências químicas e praticamente não passa oxigênio para o líquido de refrigeração. O principal problema é o grande número de juntas que caem sob a mesa, porque não é realista dobrar a seção de polipropileno.
Nota. Os parâmetros técnicos dos produtos PP-R são adotados de acordo com a documentação da marca Valtec publicada no site oficial da empresa. Também levamos preços e características de outros polímeros de tubos deste fabricante para comparação justa.
Explique alguns pontos. O valor da resistência térmica das paredes R = 0,014 m² • ° C / W não informará ao usuário médio nada sem comparação com o desempenho de outros plásticos. Esses cálculos são apresentados abaixo nas descrições de tubos de polietileno e metal-plástico.
O problema do aquecimento de sistemas de polipropileno é a incapacidade de verificar visualmente a qualidade das juntas de solda. Às vezes, as juntas são executadas um ano após os testes de alta pressão (cravação). Imagine as consequências de um vazamento dentro de um monólito de concreto - procurando um defeito, quebrando a mesa e reparando.
Uma questão à parte é muito barulhenta com a instalação, haverá muitas juntas no concreto.Exemplos de circuitos de aquecimento coletados por artesãos da PP-R são mostrados acima na foto. Mesmo o baixo preço do tubo Ø20 - 51 ... 83 rublos. (0,8 ... 1,25 cu) por metro linear - não é a base para o uso de tais tubos em pisos quentes.
Parâmetros de polietileno reticulado e resistente ao calor
Tubos de plástico PE-X são produzidos em duas variedades - 3 e 5 camadas. A diferença está na localização da barreira anti-difusão - no primeiro caso, o polímero EVOH impermeável serve como o invólucro externo do tubo, no segundo - é colocado dentro da parede e colado nos dois lados do polietileno. Cor externa - marrom, prata, vermelho.
Os usuários geralmente se perguntam quais tubos de polietileno é melhor usar para aquecimento de piso - PE-X ou PE-RT, como eles diferem. Nós respondemos:
- a estrutura molecular do plástico PE-X é reticulada de três maneiras, daí os três tipos de polietileno - A, B e C;
- do ponto de vista da instalação e operação do aquecimento, os tubos do PE-X / A não diferem do PE-X dos tipos B e C;
- material de maior resistência ao calor PE-RT é feito de polietileno comum usando tecnologia mais barata - uma molécula complexa de polímero é modificada usando ramos;
- O PE-RT é inferior ao PE-X em termos de durabilidade, resistência e estabilidade térmica;
- O PEX é significativamente mais caro que o PE-RT, cerca de 20 a 40%;
- As paredes dos tubos PERT são desprovidas de uma barreira anti-difusão; portanto, o líquido de refrigeração é saturado com oxigênio a uma taxa de pelo menos 0,1 g / m³ • dia. (ao ar livre);
- O material PE-RT é termoplástico, a tubulação pode ser derretida e soldada repetidamente sem perda de propriedades.
Referência. O custo de um tubo de polietileno reticulado de 16 x 2 mm da Valtec é de 51 rublos. por metro (cerca de 0,8 cu). Um produto do mesmo diâmetro feito de plástico termoestável PE-RT custa 33 rublos / 1 metro P. (0,5 cu).
Vamos passar para a nossa lista de requisitos:
- Tubo para piso de água quente "PEX" e "PERT" tem a mesma condutividade térmica - 0,38 W / (m • ° С). Calculamos a resistência térmica das paredes com uma espessura de 2 mm: R = 0,002 / 0,38 ± 0,005 m² • ° C / W - quase 3 vezes menor que a do SPR. Ou seja, os circuitos de polietileno transferem muito melhor o calor para a mesa.
- Rugosidade da superfície equivalente - 0,007 mm - um excelente indicador de suavidade do tubo.
- Tendo aquecido a 50 ° C, a seção livre de 100 metros da tubulação PEX se estenderá até 100 cm, mas graças à elasticidade e algumas técnicas de montagem, a expansão dentro da laje de concreto é silenciosamente compensada pelo material.
- A temperatura máxima de trabalho do material PE-X é de 90 ° C, o PE-RT é de 80 graus e a temperatura permitida a curto prazo é de 95 e 90 ° C, respectivamente. A pressão de operação do líquido de refrigeração é de 6 a 10 Bar, dependendo do grau de aquecimento. Os parâmetros atendem aos requisitos para aquecimento de circuitos de água.
O ponto fraco dos sistemas de polietileno é a permeabilidade ao oxigênio. Equipado com uma barreira de PEX, permite menos de 0,1 g / m³ por dia, enquanto o PERT permite muito mais. Porém, como os tubos são monolíticos com argamassa de cimento e areia, o acesso ao ar é significativamente limitado, a penetração de oxigênio é minimizada.
Os polietilenos têm uma propriedade dupla: memória molecular, que faz com que o oleoduto se dobre à forma original da baía. O recurso complica a fixação de alças de aquecimento ao isolamento do piso - se o tubo não for girado em torno de seu próprio eixo, as extremidades começarão a se elevar. Como lidar com o fenômeno descrito, veja o vídeo do nosso especialista.
O efeito positivo da memória molecular é a capacidade de se recuperar de um intervalo. Basta endireitar o local do dano e aquecê-lo com um secador de cabelo para construção - o plástico assumirá a sua forma anterior sem perder elasticidade e resistência.
Analisamos as propriedades do metal
De fato, este tubo de cinco camadas é um análogo do material PEX, onde uma estrutura rígida de alumínio com uma espessura de 0,25 a 0,4 mm (dependendo do diâmetro do produto) atua como um polímero antioxidante EVOH. No interior, um tubo autoportante feito de polietileno reticulado passa, do lado de fora - uma concha do mesmo plástico.Camadas de construção são fixadas com cola especial.
Referência. A marcação de tubos de metal-polímero corresponde à estrutura - PEX-AL-PEX. Um ponto interessante: a marca Rehau oferece uma linha universal de tubulações RAUTITAN Stabi com uma carcaça externa de polietileno comum (sem reticulação).
Analisaremos metal-plástico de acordo com os critérios inicialmente especificados:
- A condutividade térmica da estrutura de cinco camadas é de 0,45 W / (m • ° C), a espessura da parede dos tubos com um diâmetro de 16 e 20 mm é de 2 mm. Portanto, a resistência à transferência de calor R é igual a 0,002 / 0,45 = 0,004 m² • ° C / W.
- A extensão do aquecimento de uma seção de 100 metros em 50 ° C é de apenas 13 cm.
- Temperatura de operação a uma pressão de 10 Bar - até 95 graus, emergência de curto prazo - 130 ° C. A permeabilidade ao oxigênio das paredes é próxima de zero.
- O preço do tubo Valtec Ø16 x 2 é de 60 rublos. (0,9 cu), Ø20 x 2-97 rublos. (1,45 cu) por metro linear.
Observe: indicadores de condutividade térmica, temperatura operacional e alongamento de estruturas de metal-plástico são os melhores entre todos os tubos de polímero. A suavidade do material não é mencionada, uma vez que o valor da rugosidade é idêntico ao polietileno - 0,007 mm.
Uma diferença importante entre o plástico metálico é a ausência de memória molecular. Ao dobrar, a estrutura rígida de alumínio assume a forma necessária, superando a resistência elástica das camadas de polietileno. A propriedade especificada é uma grande ajuda durante a instalação, o principal é manter um raio de curvatura mínimo de 6 e 8 cm para os tubos Ø16 e 20 mm, respectivamente.
Tubos metálicos para aquecimento de piso
Nas modernas redes de fornecimento de calor das casas de campo, são usados tubos de aço, aço inoxidável e cobre. Para a instalação de sistemas de água de piso, são utilizados 2 tipos de tubulações metálicas:
- cobre recozido com diâmetro externo de 15, 18 e 22 mm com espessura de parede de 1 mm (vendido em baias de 25 m);
- aço inoxidável ondulado recozido ½ e ¾ polegadas (Ø15 ... 20 mm), medidor de baia - de 10 a 50 m.
Referência histórica. Nos tempos soviéticos, pisos quentes eram organizados em jardins de infância, de acordo com os requisitos dos códigos de construção. Os circuitos de aquecimento foram soldados a partir de tubos galvanizados a água-gás, feitos de aço preto.
Vamos avaliar os parâmetros dos tubos de metal de acordo com os critérios:
- O coeficiente de condutividade térmica de cobre e aço é tão grande (389 e 45 W / m • ° С, respectivamente) que não faz sentido fazer cálculos - de acordo com essa característica, o metal encaixa qualquer plástico na correia.
- A rugosidade equivalente de novos produtos é de 0,01 mm. Durante a operação, a suavidade das paredes se deteriora, a resistência hidráulica aumenta gradualmente.
- A expansão linear de metais é insignificante em comparação com polímeros - 55 ... 85 mm por 100 metros de calor principal a um delta de temperatura de 50 ° C. Os materiais são flexíveis o suficiente para alongar dentro do concreto e não quebrar a mesa.
- O cobre Ø18 x 1,0 mm mantém silenciosamente uma pressão de trabalho de até 67 Bar a uma temperatura máxima de 200 ° C. Os parâmetros de aço inoxidável corrugado são 15 Bar e 150 graus, respectivamente. Os indicadores declarados cobrem os requisitos para TP com uma grande margem.
- Aço e cobre não permitem a passagem do oxigênio, mas estão sujeitos a corrosão lenta. Fraquezas - seções que atravessam as linhas de fiação elétrica doméstica.
O problema com um tubo de aço inoxidável flexível é uma estrutura ondulada que cria resistência hidráulica significativa ao fluxo de fluido. Com 1 cm de comprimento, existem pelo menos 20 picos com mais de um milímetro de altura. O segundo momento: nas calhas, pequenas areias começarão a se acumular, viajando pelo sistema junto com o líquido de arrefecimento.
Informações sobre o preço dos materiais. Um tubo de cobre Ø18 x 1,0 custa cerca de 500 rublos. por metro (7,5 cu), o aço inoxidável Ø20 mm (interno - 15 mm) custará 155 rublos / 1 m (2,3 cu).
Apesar do excelente desempenho, o cobre raramente é usado para a instalação do TP. Causas:
- o material é várias vezes mais caro que os polímeros;
- a complexidade de colocar o tubo - para dobrar com precisão e formar laços do piso quente, é necessária experiência;
- o oleoduto tem medo de dobras que só podem ser reparadas com solda profissional.
Em relação à ondulação: além dos problemas com hidráulica, há uma questão de desconfiança. O fato é que o material apareceu no mercado há relativamente pouco tempo e não conseguiu trabalhar em sistemas de piso por 10 a 20 anos. Ou seja, a durabilidade real do aço inoxidável é desconhecida.
Escolhendo a melhor opção para TP
Se estudarmos cuidadosamente a análise de cada tipo de tubulação, podemos tirar uma conclusão preliminar: o cobre vence em todos os indicadores operacionais, mas perde significativamente para os polímeros no preço. A ondulação de aço inoxidável também não será uma alternativa ao polietileno - é duas vezes mais cara e pior em hidráulica.
Qual tubo usar para um piso quente em primeiro lugar:
- O número 1 de nossa classificação é o PEX-AL-PEX, um trabalho em metal comprovado por muitos anos de prática. O material é relativamente barato, conveniente para a instalação de bricolage, durável, transfere bem o calor e aumenta um pouco do aquecimento.
- Polietileno reticulado PE-X - tubos para profissionais que podem criar contornos de TP de alta qualidade. O "PEX" é facilmente restaurado após uma pausa, mas conduz um calor pior e se expande bastante com o aumento da temperatura.
- O polietileno PE-RT resistente ao calor é uma opção de orçamento para instalação profissional. As principais desvantagens são a permeabilidade ao oxigênio e uma redução significativa na vida útil em caso de superaquecimento.
- O quarto lugar do tubo de cobre é devido ao alto preço que não está disponível para a maioria dos proprietários comuns. Se esse fator não for levado em consideração, o cobre será uma opção ideal para aquecimento de piso.
- O aço inoxidável corrugado é bom para seções curtas, por exemplo, conectando mangueiras e mangueiras. Colocar tubos corrugados sob a mesa não é uma solução muito boa.
- Nós não usamos polipropileno.
Comente. Ao comparar diferentes sistemas de tubulação, o custo dos acessórios não foi levado em consideração, pois os circuitos do piso são montados sem conexões.
Recomendação para a instalação e concretagem adequadas dos dutos PE-X e PE-RT. Para reduzir o alongamento das roscas de aquecimento, não exceda o número de tubos em um circuito - 100 m, idealmente 80 m. Antes de encher a solução, encha o sistema com água e aumente a pressão de teste (1,5 vezes maior que a de trabalho). A tecnologia para instalar o TP é descrita em detalhes em um artigo separado.
Adicionamos alguns argumentos a favor da escolha de polietileno ou plástico metálico para aquecimento de pisos. Em primeiro lugar, os polímeros são utilizados há muito tempo e com sucesso nos países europeus. Em segundo lugar, a composição química da substância básica é continuamente aprimorada e as propriedades são aprimoradas. Em terceiro lugar, os tubos de polímero são muito duráveis, a vida útil padrão é de 50 anos.
Sobre o diâmetro dos tubos de aquecimento
Geralmente, com o arranjo automático do aquecimento de piso de água, os proprietários têm a questão de qual diâmetro do tubo escolher - 16 ou 20 mm. Vamos tentar responder em um idioma acessível:
- na grande maioria dos casos, as roscas de aquecimento são instaladas com tubos Ø16 mm (passagem interna - DN10);
- o diâmetro de 20 mm (DN15) deve ser utilizado em contornos longos, cujo comprimento é de 100 ... 120 metros;
- justifica-se o uso de rodovias maiores em salas de grande área com tetos altos, aquecidas apenas pelo sistema TP sem a ajuda de radiadores.
A melhor maneira de escolher o diâmetro certo e, ao mesmo tempo, descobrir o consumo de tubos para aquecimento por piso radiante, é calcular. Convidamos você a se familiarizar com a metodologia de cálculo publicada como um guia detalhado.