Materiály pro vnitřní vodovody se zatím v praxi příliš nemění

1. Úvod

Vývoj v oblasti instalací rozvodů vody prochází neustále hektickými změnami a současný trend ukazuje cestu pouze kvalitním materiálům a instalacím.

2. Volba materiálu pro potrubí vnitřních vodovodů

Materiál vnitřního vodovodu musí být kvalitní a musí splňovat přísné hygienické požadavky na kvalitu pitné vody. Jedná se o materiál, z něhož je vyrobeno potrubí, tvarovky, armatury a ostatní součásti zabezpečující bezpečný provoz vodovodu. Správná volba materiálu je ovlivněna mnoha faktory. Mezi nejdůležitější patří druh média, které bude rozvodem probíhat (voda studená, teplá, užitková, požární,…atd.) a prostředí, ve kterém je potrubí nainstalováno.

Vodovodní potrubí musí splňovat tyto podmínky:

• Plynotěsnost po celou dobu životnosti potrubí,
• vodotěsnost po celou dobu životnosti potrubí,
• bezpečnost provozu po celou dobu životnosti potrubí,
• hygienickou nezávadnost,
• odolnost materiálu na zkušební přetlak v potrubí,
• odolnost materiálu proti teplotním změnám v potrubí,
• odolnost materiálu proti mechanickému poškození,
• schopnost udržet si původní vlastnosti při stálém tlakovém a teplotním zatížení,
• hladký vnitřní povrch (omezení tlakových ztrát),
• jednoduchá montáž, údržba, oprava a výměna.

Můžeme rozlišit tři základní druhy materiálů pro vodovodní potrubí:

• Kovová potrubí,
• silikátová potrubí a potrubí s přírodních materiálů,
• plastová potrubí.

Zaměřme se na nejpoužívanější materiály pro vnitřní vodovody, a tím jsou plasty.

2.1. Srovnání plastů s jinými materiály

V domovních rozvodech vody jsou dnes nejpoužívanějším materiálem plasty, z nichž pak nejvíce využívaným materiálem je stále polypropylen.

Zpočátku se po roce 1989 vyskytovalo více druhů polypropylenu, dnes již pouze jeden – polypropylen typu 3 (PPR, dříve označován také jako „Hostalen“).

Prosazení plastů na trh nebylo zdaleka tak jednoduché, jak by se mohlo zdát. K vlastnímu prosazení plastů na trh přispěly zejména:

• Z hlediska investora: hygienická nezávadnost, vysoká životnost, odolnost proti inkrustaci, menší hlučnost a příznivá cena.
• Z hlediska montážních firem: snadná a rychlá montáž, nízká hmotnost potrubí, ohebnost potrubí.

Určitá část trhu materiálů pro vnitřní vodovody preferuje měděné potrubí, ostatní materiály se používají spíše výjimečně.

Tabulka 1: Srovnání vlastností materiálů na vodovodní potrubí

	Pozinkovaná ocel	Cu	Plasty
Koroze	Ano velmi	Ano nepatrně	Ne
Inkrustace	Ano velmi	Ne	Ne
Životnost	cca 15 let, spíše méně	50 let	50 let
Rychlost proudění doporučená (maximální)	1,0 (1,0)	1,5 (1,6)	1,2 (3,0)
Flexibilita	Ne	Ne	Ano
Šíření hluku	ano	ano	nižší
Hmotnost (orientační)	8,0 g/cm³	8,9 g/cm³	1,0 g/cm³
Délková roztažnost (orientační, u jednotlivých plastů rozdílná!)	0,012 mm/m °C – malá	0,017 mm/m°C – malá	0,13 mm/m °C (sendvič. potrubí 0,05) – velká
Elektrická vodivost	Ano	Ano	Ne
Montáž (u plastů podle druhu)	Tradiční, závitovými spoji	Pájení, závitové spoje	Plastové nebo kovové prvky (lisované spoje, závitové spoje, svařování, lepení)

Zde bych se ráda zastavila u materiálu dříve hojně používaného, a to u ocelového pozinkovaného potrubí.

Tento materiál je pro rozvody vnitřních vodovodů velmi nevhodný. ČSN EN 806 1-5 a ČSN 75 5455 sice tento materiál připouští, ale jeho zdánlivé výhody (nepatrná teplotní roztažnost, nižší cena, ...) hravě přebijí nevýhody, které v důsledku navýší cenu stavby.

Hlavním negativem je koroze, která znehodnotí potrubí i po velmi krátké době po instalaci potrubí.

Příčin takto krátké životnosti je samozřejmě více:

• Méně kvalitní materiál, snížená vrstva pozinkované vrstvy,
• agresivní pitná voda (z hlediska působení na potrubí), která svými ionty a vzájemnými vazbami se stává agresivní vůči potrubí,
• zavzdušněné trubní rozvody a tím vznikající tzv. „vzdušná“ koroze.

Tato problematika si zaslouží samostatnou kapitolu a spíše bych ráda upozornila na nevhodnost použití ocelového potrubí pro všechny vnitřní rozvody pitné vody. Výjimkou jsou pouze rozvody požárních vodovodů, kde ocelové potrubí je stále nejužívanějším materiálem.

Kvalita pitné vody a její vstupní rozbor by měl být vždy prvotním vodítkem pro výběr vhodného materiálu. Vzhledem k dlouholeté problematice pitné vody a proměnné kvalitě vody v potrubí je budoucnost ocelového potrubí velmi nejistá. Budoucnost tedy mají vhodnější materiály, mezi které řadíme ve velkém procentu právě plasty.

2.2. Typy plastů pro vodovodní potrubí

Tabulka 2: Nejčastěji používané plasty pro potrubí vnitřních vodovodů

	materiál	značení	spojování	doporučené použití
PE (polyethylen)	nízko-hustotní polyethylen	LD-PE, rPE	svařování mechanicky	studená voda (min. PN 10) přípojky
	vysoko-hustotní polyethylen	HD-PE, lPE	svařování mechanicky	studená voda – přípojky
	síťovaný polyethylen	PEX, VPE	mechanicky	studená voda, teplá voda, podlahové a ústřední vytápění
PP (polypropylen)	homopolymer polypropylen	PP, PP-H, PP-typ 1	svařování mechanicky	studená voda, provizorně teplá voda
	stat. random kopolymer polypropylen	PPR, PP-R, PP-typ 3	svařování mechanicky	studená, teplá voda, podlahové vytápění, ústřední nízkoteplotní vytápění
PVC	polyvinylchlorid	PVC	lepení	studená voda
	chlorovaný polyvinylchlorid	PVC-C, C-PVC	lepení	studená, teplá voda
PB (polybuten)	polybuten	PB	svařování mechanicky	studená i teplá voda, podlahové a ústřední vytápění

Jak si můžeme všimnout z tabulky 2, ve vnitřních vodovodech se používá nejčastěji PPR, u vnějších sítí se spíše používá PE, PVC a potrubí z polyesterových pryskyřic.

2.3. Použití plastů ve vnitřních vodovodech v ČR

Z pohledu sledovanosti použití plastů ve vnitřních vodovodech jde o použití pro studenou vodu, teplou vodu a cirkulaci. Dle tabulky 2 je patrné, že uplatnění jednotlivých materiálů na tyto rozvody je srovnatelné. Pokud se chceme rozhodnout pro určitý typ, je nutno posoudit materiál komplexně. V rámci tohoto posouzení se musíme především zaměřit na :

• cenu materiálu,
• cenu montáže,
• hygienickou nezávadnost všech prvků,
• ekologická hlediska.

Největší podíl polypropylenu ve vodovodech v ČR je dán právě nejlepším výsledkem při komplexním zhodnocení. Tento materiál má odpovídající předpokládanou životnost (min. 50 let), která je v souladu s životností stavby, spojování kvalitním polyfuzním svařováním, hygienicky nezávadné, má snadnou a rychlou montáž a materiál lze bez problémů recyklovat. Taktéž cena tohoto materiálu je příznivá.

S použitím plastů úzce souvisí i potrubí z vícevrstvých materiálů.

K vícevrstvým trubkám můžeme zařadit tlakové trubky skládající se z vnitřní (základní) PP nebo PE plastové trubky, hliníkové folie a vnější ochranné PP nebo PE plastové vrstvy. Jednotlivé části jsou mezi sebou spojeny speciálním lepidlem. Konstrukce těchto trubek zmenšuje některé nevýhody plastových trubek. Jedná se především o menší roztažnost tohoto kompozitního materiálu (blízká roztažnosti hliníku) a jsou více samonosné. Použití tohoto kompozitního materiálu je velmi vhodné pro rozvody teplých médií, tedy ve vnitřních vodovodech – pro rozvody teplé vody a cirkulace.

2.4. Tlakové řady plastových potrubí

Plastová potrubí se vyrábí v různých tlakových řadách. Tloušťka stěny při stejném vnějším průměru úzce souvisí s použitým materiálem. Větší tloušťka stěny umožňuje vyšší provozní tlak, vyšší provozní teplotu nebo zvýšení životnosti potrubí.

Plastová potrubí jsou vyráběna v následujících tlakových řadách PN 2,5 / 4 / 6 / 10 / 16 / 20 / 25. (PN 10 = tlak 1 Mpa = 10 atm = 10 bar). V ČR se používá označení tlaku v MPa, dle zahraničních norem nacházíme stále označení v barech, případně v atmosférách.

Se vzrůstající tlakovou řadou roste tloušťka stěny při stejné dimenzi potrubí.

Česká vodárenská soustava a její systémy jsou dimenzovány na tlak 1 MPa, je potřeba zvolit materiál, který bude odpovídat tomuto požadavku. Je tedy nutné volit minimálně tlakovou řadu PN 10 pro studenou vodu. Pokud bude potrubím dopravováno médium o vyšší teplotě, je třeba pro stejný tlak a stejnou životnost zvolit vyšší tlakovou řadu. Výběr vhodné tlakové řady udávají tabulky jednotlivých výrobců.

Tabulka 3: Tloušťka stěny v závislosti na materiálu potrubí při stejných požadavcích
na dimenzi a tlakovou řadu

Materiál potrubí	Tloušťka stěny u potrubí 63 mm PN 16
PPR	8,7 mm
PB	5,8 mm
PE-HD	8,6 mm
PVDF	3,0 mm
PVC-C	4,7 mm

Provozní podmínky ovlivní u jednotlivých materiálů návrh tlakové řady.

Tabulka 4: Tloušťky stěn potrubí pro rozvod média v trvalé teplotě 60 °C,
vztah tlakové řady a provozních tlaků u jednotlivých materiálů

	VPE PN 20	PB PN 16	PB PN 20	PVC-C PN 20	PVC-C PN 25	PP-R PN 16	PP-R PN 20
Příklad pro potrubí d 40: tloušťka stěny [mm]	5,5	3,7	4,5	3,7	4,5	5,6	6,7
Životnost [roky]	provozní tlak [bar]
50 25 10	12,8 12,9 13,1	11,1 11,5 12,0	13,8 14,3 15,0	8,4 8,8 9,4	10,6 11,1 11,8	8,7 9,8 11,5	10,9 12,3 14,4

2.5. Rozměrové řady plastového potrubí

Běžně jsou plastová potrubí vyráběna v rozměrových řadách od 10 mm do 110 mm. Větší dimenze je spíše výjimkou.

U plastového potrubí je obzvlášť potřeba zdůraznit, který rozměr řada vyjadřuje.

Rozměrová řada běžná u plastového potrubí (vnější rozměry trubek v mm) je následující, tvarovky jsou vyráběny v odpovídajících světlostech.
16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75, 90, 110

2.6. Spojování plastového potrubí

Je velmi důležité, aby nabízený trubní systém pro vnitřní vodovody obsahoval nejen trubky a tvarovky, ale i armatury (ventily, kohouty) a aby byly vyřešeny varianty spojů, napojení a ohybů, které budeme potřebovat. Pozor na změnu ČSN 73 6660, která jasně deklaruje, že světlost ventilu musí být stejná jako potrubí, na kterém je namontován.

Varianty spojů plastového potrubí:

• nerozebíratelné spoje:
  
  1. a) svařované spoje: mechanické spojky lisované, lepené spoje,
• rozebíratelné spoje:
  
  1. a) svařované spoje: přírubové, závitové, mechanické spojky
  2. b) polyfuzí, odporovým drátem, natupo:kombinované přechodky a přechodky s převlečnou maticí

Pro určitý typ je doporučena vždy základní varianta spoje (tabulka 2) a ostatní řeší pouze přechody na jiný materiál, napojení zařízení, spotřebiče, apod.

Např. pro materiál polypropylen je standardním doporučovaným typem spojování polyfuzní svařování, jako doplňující jiné varianty je možné využít nabídky některých firem spojení elektrotvarovkou, přírubovým spojem, kombinovanou přechodkou nebo plastovou přechodkou s převlečnou maticí.

Řešení závitového spoje je velmi náročným a důležitým krokem, závit není součástí řešení trubky a je třeba jej řešit jiným způsobem závislosti na důležité podmínce životnosti potrubí (min. 50 let).

3. Tepelná izolace plastového potrubí

U vnitřních vodovodů je třeba důsledně izolovat všechny druhy potrubí, tedy potrubí pro studenou vodu, teplou vodu a cirkulaci. Požadavky na specifikaci izolace jsou dány vyhláškou č. 193/2007 Sb.

Nejvážnější důvody izolace na potrubí jsou následující:

• ochrana teplého média proti tepelným ztrátám,
• ochrana studeného média proti oteplování,
• ochrana proti orosování trubek,
• u potrubí vedených pod omítkou umožňuje pružná tepelná izolace také tepelnou roztažnost trubek.

Minimální tloušťka tepelné izolace na trubních rozvodech vnitřního vodovodu se stanoví výpočtem tak, aby součinitel prostupu tepla vztažený na jednotku délky potrubí byl menší nebo roven hodnotě uvedené v tabulce 5. Potrubí teplé vody bez cirkulace (zpravidla připojovací a podlažní rozvodná potrubí k výtokovým armaturám) se tepelně neizolují. Hlavním důvodem je hygienický požadavek na rychlé vychladnutí stagnující teplé vody, aby bylo omezeno množení bakterií Legionella Pneumophila. Pokud je nutné umožnit tepelnou roztažnost potrubí pod omítkou, opatří se potrubí teplé vody bez cirkulace jen nejnutnější vrstvou izolace. Tyto rozvody musí mít omezenou délku, aby byla zajištěna dodávka teplé vody ke spotřebiteli v „časovém limitu“.

Tabulka 5: Maximální hodnoty součinitelů prostupu tepla U vztažených na jeden metr délky u vnitřních rozvodů podle vyhlášky č. 193/2007 Sb.

potrubí	10 až 15	20 až 32	40 až 65	80 až 125	150 až 200
U [W/m.K]	0,15	0,18	0,27	0,34	0,40

kde je

λ_θ

– součinitel tepelné vodivosti materiálu trubky nebo její tepelné izolace [W/m.K];

d_z

– vnější průměr vrstvy (trubky nebo její tepelné izolace) [m];

d_v

– vnitřní průměr vrstvy (trubky nebo její tepelné izolace) [m];

α_e

– součinitel přestupu tepla na vnějším povrchu tepelné izolace trubky [W/m².K],
   přibližně platí α_e = 10 W/m².K

d_e

– vnější průměr tepelné izolace trubky [m];

m

– počet vrstev.

Nejčastějším materiálem tepelných izolací potrubí jsou v dnešní době plastové návlekové izolační trubice z polyetylenu, polyuretanu nebo syntetického kaučuku, které se při montáži nasunou na trubku. Dalšími, méně tradičními izolačními materiály mohou bát kamenná vlna, pěněné sklo apod. Při izolování potrubí nesmíme zapomenout na izolování tvarovek.

4. Závěr

Vhodná volba materiálu vnitřních vodovodů pozitivně ovlivní navržený systém. Cílem komplexního návrhu je bezproblémový, hygienicky nezávadný provoz celého systému s předpokládanou životností min. 50 let.

Literatura

• [1] Kopačková, D.: Vnitřní vodovody z plastů, TZB-info, článek, 2001
• [2] Vrána, J.: Rozvody teplé vody II, TZB-info, článek, 2009
• [3] ČSN EN 806-2 Vnitřní vodovod pro rozvod vody určené k lidské potřebě – Část 2 – Navrhování
• [4] ČSN EN 75 5455 Výpočet vnitřních vodovodů
• [5] Vyhláška č. 193/2007 Sb. Vyhláška Ministerstva průmyslu a obchodu o rozvodu tepelné energie