Có thể sử dụng nhiều loại ống khác nhau cho hệ thống sưởi bằng nước: thép, polypropylen, kim loại-nhựa, polyetylen liên kết chéo, đồng và thép không gỉ dạng sóng. Mỗi loại đều có đặc điểm và tính chất riêng. Ống kim loại-nhựa lý tưởng cho hệ thống sưởi sàn bằng nước.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét chi tiết các loại vật liệu đường ống chính, giúp bạn tự đưa ra quyết định loại nào phù hợp nhất với nhu cầu sưởi ấm của mình.
Ống polyetylen liên kết ngang (PEX) là lựa chọn tốt nhất cho hệ thống sưởi, tiếp theo là thép. Những vật liệu này sở hữu các đặc tính cần thiết để chịu được nhiệt độ và áp suất cao.
Lắp đặt hệ thống sưởi là công việc quan trọng nhất khi xây nhà ở nông thôn hoặc cải tạo căn hộ thành phố. Cuộc sống thoải mái phụ thuộc vào hiệu quả của hệ thống, đặc biệt là trong điều kiện khí hậu của nước ta. Điều này đặt ra một số câu hỏi, một trong số đó là loại ống nào tốt nhất để sử dụng cho việc sưởi ấm căn hộ hoặc nhà ở.
Trong suốt lịch sử, nhân loại đã nghĩ ra nhiều cách để phân phối năng lượng nhiệt đồng đều khắp các không gian dân cư và thương mại. Một trong những cách đó là sử dụng hệ thống đường ống dẫn nhiệt, đưa chất làm mát từ nồi hơi đến các bộ tản nhiệt.
Nhiều loại vật liệu khác nhau được sử dụng cho mục đích này, và số lượng cũng như chất lượng của chúng không ngừng được cải thiện. Hãy cùng xem xét kỹ hơn những loại ống nào là lý tưởng để sưởi ấm nhà ở hoặc căn hộ.
Ống polypropylene
Thép và các thành phần kim loại khác từ lâu đã được thay thế bằng vật liệu nhựa. Một trong những vật liệu phổ biến nhất trong nhóm này là polypropylene.
Polypropylene được sản xuất từ khí propylene bằng cách trùng hợp các phân tử của nó. Quá trình này diễn ra ở áp suất và nhiệt độ cao.
Kết quả của phản ứng là một chất khá bền, thích hợp cho việc sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau.
Polypropylene là một loại nhựa nhiệt dẻo – đây là đặc tính chính của nó. Khi chịu tác động của cả nhiệt độ và áp suất, vật liệu này sẽ bị chảy xệ và mất hình dạng, khiến nó không thích hợp để sử dụng ở dạng nguyên chất.
Có nhiều loại polypropylene. Đối với hệ thống sưởi, nên sử dụng các sản phẩm PPRC được làm từ copolymer propylene ngẫu nhiên. Vật liệu này có khả năng chịu đựng tốt hơn các yếu tố đã đề cập ở trên. Khi lựa chọn ống polypropylene cho hệ thống sưởi, hãy cân nhắc các phiên bản được gia cường. Hiện nay, có ba loại:
- Tấm gia cường bằng nhôm. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng các dải nhôm dày 0,1–0,5 mm. Chúng được cuộn lên một lớp nền và hàn bằng laser. Ngoài ra, dải nhôm cũng có thể được lắp đặt bằng chất kết dính. Trong cả hai trường hợp, kết quả là một sản phẩm đáng tin cậy, bền bỉ có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt. Hơn nữa, lớp vỏ nhôm ngăn oxy xâm nhập, có thể thúc đẩy sự ăn mòn các bộ phận kim loại của hệ thống sưởi, chẳng hạn như van khóa, bên trong nồi hơi và các bộ phận khác.
- Việc gia cường bằng sợi thủy tinh được thực hiện bằng phương pháp ép đùn, trong đó vật liệu nền và chất phụ gia gia cường được kết hợp với nhau. Lớp sợi thủy tinh được đặt ở giữa độ dày của thành. Sự đan xen của các sợi thủy tinh với các chuỗi dài của các phân tử polyme hóa giúp vật liệu có độ ổn định cao hơn trong quá trình đóng rắn.
- Vật liệu gia cường cũng được sản xuất từ hỗn hợp sợi thủy tinh và polypropylen đã được chuẩn bị sẵn, tạo thành một thành phần đồng nhất, được gia cường theo nguyên tắc đã mô tả ở trên.
Hệ thống ống polypropylene gia cường có thể chịu được nhiệt độ lên đến 95 độ C ở áp suất lên đến 10 atmosphere. Tuy nhiên, nhiệt độ tăng cao trong thời gian ngắn lên đến 110 độ C vẫn có thể xảy ra mà không gây ảnh hưởng xấu. Khi lựa chọn ống polypropylene cho hệ thống sưởi, điều cần thiết là phải chọn sản phẩm gia cường. Chúng được đánh dấu PPR3-80 hoặc PPR3-100.
Nhận thấy tiềm năng sử dụng ống polypropylene trong hệ thống cấp nước và sưởi ấm, các phụ kiện và phương pháp lắp đặt phù hợp đã được phát triển, cho phép tạo ra các mạng lưới với bất kỳ độ phức tạp nào.
PEX - polyetylen liên kết chéo
Một sản phẩm quen thuộc hiện diện xung quanh chúng ta từ mọi phía. Một trong những ứng dụng phổ biến của nó là trong các đường ống dẫn nước nóng và hệ thống sưởi. Polyethylene liên kết chéo (C-PE) được sử dụng trong sản xuất chúng.
Chúng ta hãy cùng xem xét quá trình trùng hợp khí etylen diễn ra như thế nào.
Khi được nung nóng dưới áp suất, một trong các liên kết giữa các nguyên tử carbon, ban đầu yếu hơn, sẽ bị phá vỡ. Liên kết được giải phóng sẽ kết hợp với một liên kết tương tự từ một phân tử lân cận. Điều này tạo ra các chuỗi phân tử dài, mang lại cho vật liệu mới những tính chất vật lý khác nhau.
Khi nhiệt độ và áp suất tiếp tục tăng, các chuỗi phân tử bắt đầu liên kết với nhau, tạo thành các cấu trúc phức tạp hơn. Điều này dẫn đến một vật liệu bền hơn—polyetylen liên kết chéo.
Ống làm từ vật liệu này cũng được sản xuất bằng phương pháp ép đùn. Đặc tính của vật liệu cho phép sản xuất với chiều dài không giới hạn. Do đó, ống polyetylen liên kết ngang thường được sản xuất thành cuộn dài tới 600 mét, tùy thuộc vào kích thước.
Tại sao điều này lại cần thiết? Rất đơn giản: nếu bạn cần lắp đặt hệ thống sưởi sàn, chỉ cần lấy một đoạn ống liền mạch có chiều dài cần thiết và đặt nó trên sàn nhà. Câu hỏi về loại ống nào tốt nhất cho hệ thống sưởi sàn trở nên rõ ràng khi bạn hiểu rằng việc có các mối nối và kết nối dưới lớp bê tông không phải là lựa chọn tốt nhất.
Tại đây, trên toàn bộ mạch, chỉ có thể sử dụng hai khớp nối - ở bên ngoài và tại điểm kết nối với ống góp.
Hãy cùng xem xét một số đặc tính kỹ thuật của ống làm từ vật liệu này:
- Tỷ trọng riêng – 941 kg/m33;
- nóng chảy ở nhiệt độ +200°CÔ;
- Quá trình cháy xảy ra ở nhiệt độ 400 độ, trong đó sự phân hủy diễn ra thành nước và carbon dioxide;
- Độ giãn dài trong các thử nghiệm kéo dao động từ 250 đến 800%;
- Độ linh hoạt cao;
- Duy trì độ bền va đập ở nhiệt độ xuống đến -50 độ;
- Thời gian vận hành an toàn trong hệ thống sưởi lên đến 30 năm.
Với những chỉ số chất lượng như vậy, ống polyetylen liên kết ngang có một số đặc điểm tích cực:
- Chúng không phản ứng với axit và kiềm, đồng thời cũng kháng lại hầu hết các dung môi hữu cơ.
- Có khả năng chống kéo giãn và rách.
- Không bị nứt vỡ dưới tác động của nhiệt độ.
- Ổn định về mặt sinh học.
Các thử nghiệm về số chu kỳ đóng băng/tan băng cho thấy khả năng chịu nhiệt của vật liệu cao hơn gần 30%.
Dải kích thước của ống polyetylen liên kết ngang đáp ứng các yêu cầu. GOST 52134-2003 và tương ứng với các sản phẩm thép. Điểm đặc biệt của các ký hiệu kích thước là chúng chỉ ra đường kính ngoài của sản phẩm.
Trong trường hợp này, kích thước DN tương ứng với giá trị trước đó. Ví dụ, một ống có kích thước 40x4 mm tương ứng với DN32. Đặc điểm này cần được xem xét khi mua hàng.
Kim loại-nhựa
Danh sách các loại ống nhựa được liệt kê không chỉ giới hạn ở những loại này. Polyvinyl clorua (PVC) cũng có thể được sử dụng để sản xuất chúng.
Tất cả các vật liệu này đều có một đặc điểm không may chung: khả năng truyền oxy trong khí quyển qua các vết nứt nhỏ sẵn có vào bên trong ống. Oxy là một chất oxy hóa mạnh (quá trình oxy hóa bắt nguồn từ từ "oxy").
Do đó, điều này xảy ra sự ăn mòn các bộ phận kim loại của hệ thống sưởiNếu không giải quyết được vấn đề này, việc sử dụng các hệ thống sưởi ấm như vậy là không thể.
Nhiều phương pháp gia cố tường khác nhau nhằm mục đích tăng cường độ bền cho chúng. Gia cố bằng nhôm có thể được sử dụng để giải quyết vấn đề oxy hóa chất làm mát. Khi tiếp xúc với oxy, vật liệu này tạo thành một lớp màng oxit mỏng trên bề mặt, có khả năng chống lại hầu hết các môi trường khắc nghiệt, ngoại trừ muối thủy ngân, vốn cực kỳ hiếm gặp trong tự nhiên.
Trong quá trình sản xuất, băng nhôm được cuộn theo hình xoắn ốc, và các cạnh được hàn bằng laser liên tục. Một lớp nhựa bên ngoài được phủ lên lớp vỏ kim loại. Điều này tạo ra một sản phẩm nhiều lớp, có khả năng chống oxy hóa.
Khi lựa chọn ống kim loại-nhựa cho hệ thống sưởi, cần lưu ý rằng bất kỳ loại nào cũng có thể được sử dụng, nhưng hãy chú ý đến đặc tính vật liệu và độ phức tạp khi lắp đặt. Chi phí và tính sẵn có trên thị trường hiện tại cũng là những tiêu chí quan trọng cần xem xét khi lựa chọn.
Sưởi ấm thép
Sự ra đời của các sản phẩm như ống dẫn chất lỏng đã giúp việc cung cấp nhiệt đến từng phòng riêng biệt trở nên khả thi. Ống kim loại là một trong những loại ống đầu tiên được phát triển.
Ngày nay, chúng được sản xuất hàng loạt, nhờ sự phát triển của ngành xây dựng. Ống dẫn nước, ống cấp nước nóng và ống sưởi được sản xuất từ thép dải theo tiêu chuẩn GOST 3262-80.
Các vật liệu được sử dụng phổ biến nhất là St.3 kp, ps và sp. Việc lựa chọn này xuất phát từ yêu cầu về khả năng hàn tốt, vì phương pháp kết nối này được ưu tiên cho việc lắp đặt đường ống nước quy mô lớn.
Tiêu chuẩn nêu trên quy định việc sản xuất các sản phẩm có kích thước như sau. Các số trong ngoặc đơn chỉ đường kính ngoài của từng kích thước ống, trong khi số đầu tiên chỉ đường kính trong danh nghĩa, tương ứng với diện tích mặt cắt ngang.
- Với đường kính danh nghĩa là 6 (10,2) – 8 (13,5) – 10 (17,0) – 15 (21,3) – 20 (26,8) – 25 (33,5) – 32 (42,3) – 40 (48) milimét. Các kích thước này được sử dụng trong việc lắp đặt mạng lưới phân phối nhiệt bên trong.
- Với đường kính danh nghĩa là 50 (60,0) – 65 (75,5) – 80 (88,5) milimét. Kích thước này phù hợp với hệ thống phân phối trong nhà ở các tòa nhà chung cư hoặc đường ống cấp nước cho các tòa nhà riêng lẻ.
- Với đường kính danh nghĩa là 90 (101,3) – 100 (114,0) – 125 (140) – 150 (165) milimét. Các sản phẩm này nên được sử dụng trong hệ thống phân phối chính của hệ thống sưởi ấm trong tòa nhà và sân.
Đối với hệ thống sưởi, tốt nhất nên sử dụng ống thép có lớp phủ bảo vệ. Lớp phủ này được áp dụng cho cả bề mặt bên ngoài và bên trong bằng phương pháp mạ kẽm nhúng nóng hoặc điện phân, giúp tăng đáng kể tuổi thọ. Sau khi hàn các bộ phận mạ kẽm, các mối hàn cần được xử lý bằng một loại sơn đặc biệt gồm 95% bột kẽm, phần còn lại là chất kết dính.
Thông số giới hạn khi uốn ống là bán kính trong, kích thước tối thiểu của nó phải ít nhất gấp 2,5 lần đường kính của sản phẩm.
Những đặc tính tích cực của ống dẫn nước bằng thép cho phép chúng được sử dụng để sưởi ấm bao gồm các đặc điểm sau:
- Vật liệu có độ dẻo và khả năng gia công cao, cho phép tạo hình đường ống ngay tại vị trí lắp đặt.
- Tình trạng sẵn có.
- Nhiệt độ cao của chất làm mát có thể được truyền qua đường ống kim loại.
- Có khả năng thiết lập áp suất cao hơn trong mạng lưới sưởi ấm.
Tuy nhiên, việc sử dụng chúng cũng có những nhược điểm:
- Cần phải định hướng phôi trong quá trình uốn sao cho đường hàn dọc nằm bên trong chỗ uốn.
- Bề mặt bên trong gây khó khăn cho sự lưu thông chất làm mát.
- Cần bảo trì hệ thống sưởi thường xuyên để siết chặt các mối nối ren, khắc phục rò rỉ và sơn lại bề mặt bên ngoài.
- Sự tắc nghẽn không thể tránh khỏi của lòng ống bên trong do các sản phẩm oxy hóa sắt gây ra.
- Tuổi thọ sử dụng hạn chế so với hệ thống sưởi bằng nhựa.
Trong những thập kỷ gần đây, các sản phẩm như vậy dành cho hệ thống sưởi ấm đã xuất hiện. chúng đang ngày càng được thay thế bằng các loại bằng nhựa..
Thép không gỉ
Các sản phẩm thép không gỉ chắc chắn mang lại hiệu suất vượt trội hơn hẳn so với các sản phẩm thép đen. Chúng có khả năng chống ăn mòn từ bên trong và bên ngoài, đồng thời hầu như không cần chăm sóc hay bảo dưỡng thêm.
Tuy nhiên, thép không gỉ có độ dẫn nhiệt thấp hơn đáng kể, điều này dẫn đến tiêu thụ nhiên liệu cao hơn trong nhà ở tư nhân, có thể được coi là một nhược điểm. Một lý do khác khiến ống dẫn nhiệt bằng thép không gỉ ít được ưa chuộng là chi phí cao hơn, đôi khi cao hơn gấp nhiều lần so với các loại ống tương tự làm từ các vật liệu khác.
Đối với việc lắp đặt bằng thép không gỉ, cần phải sử dụng các phụ kiện ép đặc biệt, mà chi phí của chúng cũng rất cao.
Liệu một ngôi nhà hay căn hộ có cần hệ thống sưởi có tuổi thọ cao hơn nhiều lần so với tuổi thọ thông thường của một công trình dân dụng? Chính xác!
Hệ thống sưởi làm bằng đồng
Những thiết bị như vậy hiện nay rất phổ biến trong giới thượng lưu. Chúng đang trở thành một yếu tố thể hiện đẳng cấp, mặc dù nhu cầu sử dụng chúng không rõ ràng ngay lập tức. Đồng, với khả năng dẫn nhiệt cao, rất hiệu quả trong việc sưởi ấm. Vẻ ngoài của các hệ thống này rất bắt mắt, và chúng đáng tin cậy và bền bỉ.
Việc lắp đặt hệ thống sưởi bằng đồng cũng dễ dàng như lắp đặt bằng thép. Điểm khác biệt duy nhất là hàn đồng đòi hỏi kỹ năng chuyên môn và chất hàn bạc đắt tiền.
Giá thành của các hệ thống sưởi như vậy tương đương với thép không gỉ. Vì vậy, dễ hiểu tại sao đồng chưa được sử dụng rộng rãi – do giá thành cao.
Những sản phẩm nào phù hợp nhất cho căn hộ và những sản phẩm nào phù hợp nhất cho nhà riêng?
Với rất nhiều loại ống thép có sẵn trên thị trường xây dựng, việc lựa chọn một loại cụ thể có thể rất khó khăn. Nhân viên bán hàng giỏi có thể dễ dàng chứng minh được ưu điểm của sản phẩm của họ, bất kể đó là loại ống nào.
Nhưng ngay cả khi bạn biết những ưu điểm lý thuyết của ống polyetylen liên kết chéo, bạn cũng không nên mua chúng ngay lập tức. Chi phí vận chuyển có thể ảnh hưởng đến giá cả, khiến polypropylen sản xuất trong nước rẻ hơn so với vật liệu nhập khẩu.
Nhưng ống nhựa PVC không thích hợp để sưởi ấm vì chúng có thể chịu được nhiệt độ thấp. chỉ tối đa +75 độCác sản phẩm làm từ polypropylene có độ bền cao hơn một chút, nhưng nhiệt độ tối đa 95 độ của chúng có thể không đủ cho việc sử dụng trong nhà.
Phương án này phù hợp với nhà ở tư nhân, nơi nhiệt độ hiếm khi vượt quá giới hạn quy định và việc tiếp xúc ngắn hạn với nhiệt độ +110 độ không gây hư hại cho polypropylene.
Vật liệu duy nhất còn lại là polyetylen liên kết ngang bền và đáng tin cậy, đây chính là vật liệu chúng ta nên sử dụng cho hệ thống sưởi. Xét cho cùng, điều quan trọng là sự ổn định lâu dài của hệ thống, chứ không phải là tiết kiệm chi phí tạm thời.
Yêu cầu thiết yếu là như nhau đối với tất cả mọi người: phải có thiết bị bảo vệ bằng oxy.
Cung cấp công cụ
Khi tự lắp đặt hệ thống sưởi, vấn đề tìm mua các dụng cụ và phụ kiện cần thiết để kết nối là điều không thể tránh khỏi. Hầu như bất kỳ vật liệu nào được chọn đều yêu cầu một bộ dụng cụ chuyên dụng, điều này có thể tốn kém.
Khi sử dụng các phụ kiện nén từ bất kỳ nhà sản xuất nào, bạn đều cần dụng cụ phù hợp; dụng cụ khác có thể không đảm bảo chất lượng kết nối. Điều tương tự cũng áp dụng cho thiết bị hàn polyethylene.
Có những trường hợp việc thuê thiết bị và dụng cụ là không khả thi. Sử dụng vòng nối để kết nối các ống polyethylene có vẻ là một giải pháp thiết thực; tất cả những gì bạn cần là một cặp cờ lê điều chỉnh được. Tuy nhiên, các thợ sửa ống nước chuyên nghiệp cho rằng phương pháp này không đáng tin cậy.
Cách chọn đường kính ống dẫn nhiệt
Mặc dù phương pháp lựa chọn vật liệu nhìn chung khá rõ ràng, việc lựa chọn kích thước ống cần được xem xét riêng.
- Phương án bố trí hệ thống sưởi đã chọn.
- Độ lớn của điện trở bề mặt bên trong đối với dòng chảy chất làm mát.
- Kích thước đường kính bên trong của đường ống.
- Lưu lượng chất làm mát.
- Giá trị làm mát ước tính khi đi qua bộ tản nhiệt.
- Kích thước của các lỗ thoát và lỗ hút của nồi hơi (chúng có kích thước bằng nhau)
Cần lưu ý rằng các phép tính nhiệt là một trong những phép tính phức tạp nhất trong ngành xây dựng. Nếu không có kiến thức và kỹ năng chuyên môn, việc thực hiện chúng một cách độc lập là điều không thể.
Những sai sót trong vấn đề này có thể dẫn đến việc tiêu thụ nhiên liệu sưởi ấm quá mức – ở mức độ nhẹ nhất. Ở mức độ nghiêm trọng hơn, sai sót có thể dẫn đến nhiệt độ trong nhà không đủ, đòi hỏi phải đại tu toàn bộ hệ thống.
Việc sưởi ấm một tòa nhà hoặc căn hộ là một nhiệm vụ phức tạp, không chỉ phụ thuộc vào công suất của hệ thống sưởi mà còn phụ thuộc vào khả năng cách nhiệt của tường. Phần lớn nhiệt lượng sinh ra có thể thoát ra ngoài qua các bức tường ngoài được cách nhiệt không tốt.
Rõ ràng vấn đề này cần được giải quyết ngay từ giai đoạn thiết kế xây dựng. Chỉ có chuyên gia giàu kinh nghiệm mới có thể tạo ra thiết kế chất lượng cao. Tuy nhiên, việc hiểu các nguyên tắc cơ bản về thiết kế hệ thống sưởi là rất cần thiết, ít nhất là để giám sát đúng cách trong quá trình lắp đặt.
Do đó, đoạn đầu từ nồi hơi, bất kể vật liệu được chọn là gì, phải được làm bằng kim loại ít nhất một mét. Phần kéo dài từ đó được làm bằng nhựa với đường kính danh nghĩa tương tự.
Tiếp theo là việc phân nhánh đường ống dẫn nhiệt, trong đó kích thước ống phụ thuộc vào chiều dài. Thông thường, người ta sử dụng ống có đường kính danh nghĩa nhỏ hơn một bậc cho các nhánh. Nếu ống cấp nước là DN 32, thì sau khi phân nhánh, nên sử dụng ống DN 25, và cứ thế tiếp tục. Các nhánh riêng lẻ được dẫn dọc theo các thiết bị sưởi, được kết nối với chúng bằng ống DN 20, và cứ thế tiếp tục.
Quy trình này áp dụng cho các hệ thống sưởi ấm bằng trọng lực. Nguyên tắc thiết kế tương tự cũng áp dụng cho các bố trí hệ thống sưởi ấm nằm ngang sử dụng bơm nhiệt.
Vấn đề đường kính ống nào là tốt nhất cho hệ thống sưởi vẫn chưa rõ ràng: khi lắp đặt các hệ thống như vậy, người ta sử dụng các vật liệu có kích thước khác nhau tùy thuộc vào công suất và độ phân nhánh của chúng.
Đặc điểm của việc sưởi ấm nhà riêng
Việc lựa chọn vật liệu cho hệ thống sưởi phụ thuộc vào loại hình sưởi ấm được sử dụng. Ví dụ, ống nhựa thường không thể được sử dụng trong hệ thống sưởi bằng hơi nước, vì nhiệt độ hoạt động của chúng bị giới hạn ở mức 135 độ C.
Khi sử dụng hệ thống sưởi bằng nước nóng, loại nhiên liệu rất quan trọng. Sử dụng lò hơi đốt nhiên liệu rắn có nghĩa là phải liên tục thêm củi hoặc than, điều này có thể gây ra hiện tượng tăng nhiệt độ ngắn hạn lên mức nguy hiểm. Hệ thống như vậy yêu cầu ống dẫn bằng kim loại hoặc polyethylene liên kết chéo.
Một chủ nhà tiết kiệm sẽ cố gắng sử dụng nhiều nguồn nhiệt khác nhau với các loại nhiên liệu khác nhau để đảm bảo an toàn, tránh trường hợp nhà bị lạnh trong trường hợp khẩn cấp vào mùa sưởi ấm.
