Подготовка пластиковых трубопроводов к зиме: защита от замерзания труб из ПВХ и ХПВХ

Введение

Большинство зимних повреждений труб можно предотвратить, а средства, затраченные осенью на установку системы подогрева труб и обеспечение надлежащей глубины заделки, — это мелочь по сравнению со стоимостью ремонта одного прорыва трубы внутри готовой стены.

Пластиковая труба не трескается, как стальная, при понижении температуры. Она становится хрупкой, и хрупкая труба под давлением замерзшей воды разрывается в самом слабом месте — а это почти никогда не бывает на длинном прямом участке, который виден невооруженным глазом. Неисправности чаще всего возникают в местах фитингов, соединений, склеенных растворителем, и резьбовых переходников, и они проявляются в виде небольшого протекания или полного разрыва в зависимости от того, насколько быстро происходит замораживание и оттаивание. Если заранее подготовиться к этому в октябре, то в феврале вызов специалиста не понадобится.

Почему пластиковые трубы выходят из строя зимой

Здесь сразу возникают две проблемы, и их целесообразно рассматривать по отдельности. Во-первых, ПВХ и ХПВХ теряют ударную вязкость при понижении температуры, поэтому материал, который при 25 °C спокойно выдерживает удар молотком, может разбиться при том же ударе при температуре, близкой к нулю. Именно эта хрупкость, а не только внутреннее давление, превращает небольшой разлом в разрыв.

На втором месте — лед. Вода расширяется при замерзании, и в трубопроводе, закрытом с обоих концов, ей некуда расширяться. Но здесь следует сделать честное замечание: расширение льда — не единственный механизм. Не менее важны ограничения и геометрия — короткий, хорошо закреплённый участок может выдержать нагрузку там, где длинный незакреплённый участок между двумя фиксированными точками не выдержит, поскольку у трубы нет места для перемещения, и нагрузка ложится на фитинг. В данном случае точность превосходит народные поверья.

Стенка трубы, как правило, более прочная, чем принято считать. В одном из опубликованных результатов краткосрочных гидравлических испытаний соединение из CPVC, скреплённое растворителем, выдержало давление до 1 895 фунтов на квадратный дюйм до того, как вышла из строя сама испытательная установка, проведенные в соответствии со стандартом ASTM D1599 и результаты которых были представлены производителем Lubrizol/FlowGuard. Это примерно в тридцать раз превышает обычное давление в бытовых трубопроводах. Именно поэтому в эксплуатационных условиях повреждения возникают в местах соединений и фитингов, а не в середине стенки трубы, и именно поэтому проблема редко заключается в самой трубе.

Реальные условия эксплуатации в полевых условиях вносят свои особенности, которые невозможно воспроизвести в лабораторных условиях. В трубопроводе, проложенном с неправильным уклоном или имеющем в траншее впадину, вода скапливается именно там, где этого не следует, и при этом скопившаяся в ней грязь замерзает первой, в то время как остальная часть трубопровода остаётся прозрачной. Дело не в неисправности трубы — а в качестве засыпки. Именно поэтому в холодную ночь тот, кто выравнивал траншею, имеет гораздо большее значение, чем технические характеристики самой трубы.

Где на самом деле происходят сбои

Если проследить причину зимней аварии, то почти всегда она сводится к фитингу, клапану или переходнику. Резьбовое соединение «пластик-металл» является самым распространённым местом поломки из-за замерзания, поскольку эти два материала расширяются с разной скоростью, а резьба создает зону повышенного напряжения. Муфты, скрепленные растворительным клеем, выходят из строя, если клей наносился тонким слоем, в холодную погоду или если время отвердевания перед подачей давления в трубопровод было недостаточным.

Клапанам следует уделить особое внимание. Шаровой клапан, в котором в закрытом положении скапливается вода, не дает льду возможности выйти, в результате чего корпус клапана раскалывается, тогда как трубы по обе стороны от него выглядят неповреждёнными. Любой клапан, в котором может скопиться вода, представляет опасность замерзания, даже на трубопроводе, который, как вам кажется, остаётся тёплым. То же самое касается «мертвых ветвей» — обрезанных ветвей и заброшенных пней, из которых никогда не стекает вода и по которым никогда не течет поток.

Глубина засыпки и глубина промерзания грунта

Самая надежная защита от замерзания — это глубина. Закопайте трубу ниже местной линии промерзания, и температура грунта сама позаботится об этом. Проблема заключается в том, что линия промерзания — это локальный показатель, а не общенациональный: она может колебаться более чем на 60 дюймов в пределах одной страны.

Эти цифры носят лишь ориентировочный характер. Для реальных работ необходимо взять данные о максимальной глубине промерзания из местных строительных норм и правил либо из отчетов USDA/NRCS и NOAA о температуре почвы для конкретного округа. Когда при проектировании ориентируются на среднестрановые показатели, а не на местные, в результате линии остаются замерзшими две зимы из пяти. Если обеспечить достаточную глубину невозможно, следует перейти к утеплению и установке системы обогрева.

Изоляция и обогрев — и чего не следует делать

Сама по себе изоляция лишь замедляет потери тепла, но не добавляет его. На подземном участке или на участке с открытой бетонной плитой изоляция труб позволяет выиграть время, но не спасет трубопровод, который в течение недели находится при температуре ниже нуля. Для надежной защиты следует сочетать изоляцию с саморегулирующимся нагревательным кабелем, управляемым термостатом, а также утеплите трассу с помощью трубы, чтобы тепло передавалось в воду, а не в воздух.

Устанавливайте системы обогрева как на горячих, так и на холодных трубопроводах из CPVC, что часто удивляет людей. Горячеводный трубопровод теряет внутреннее тепло, как только здание закрывается на выходные или в праздничные дни, и затем замерзает, как и любой другой трубопровод — причём зачастую с более серьёзными последствиями, поскольку CPVC растрескивается иначе: на нём образуются длинные продольные трещины, а не чистый разлом. Утепляйте трубопровод горячей воды на время отключения, а не на время эксплуатации.

Выбор системы обогрева трубопроводов вызывает у людей столько же затруднений, сколько и процесс размораживания. Недорогой кабель с постоянной мощностью может привести к перегреву пластиковой трубы малого диаметра и её размягчению, поэтому используйте саморегулирующийся нагревательный кабель и подберите его мощность в соответствии с размером трубы. Приклейте кабель к нижней части трубы с помощью изоленты, проложите его по прямой или по спирали, а затем уложите изоляцию поверх обоих элементов — кабель, проложенный поверх изоляции, не принесет никакой пользы.

Об ошибке, связанной с оттаиванием, стоит сказать прямо, поскольку она наносит трубам больший ущерб, чем само замерзание. Ни в коем случае не размораживайте замерзшую пластиковую трубу открытым пламенем или обливая её кипятком. Термический шок мгновенно разрушает холодный и хрупкий ПВХ. Используйте тёплый воздух из тепловой пушки на низкой мощности, нагревательную ленту, предназначенную для пластиковых труб, или контролируемую водяную баню с тёплой водой, прикладываемую исключительно к внешней поверхности трубопровода. Медленно — лучше быстро, и так всегда.

Слив воды и сезонный ввод в эксплуатацию

Для любой линии, которую можно вывести из эксплуатации, слив жидкости является самым экономичным способом защиты от замерзания. Сухая линия не может замерзнуть. Откройте сливной клапан в самой низкой точке и все вентиляционные отверстия в самых высоких точках, позвольте силе тяжести сделать своё дело, а если из-за конфигурации системы в ней осталась вода, удалите её с помощью сжатого воздуха низкого давления.

Три фактора определяют, будет ли слив воды действительно эффективным. Установите воздухоспускные клапаны в местах слива и наполнения трубопроводов, иначе скопившиеся воздушные пузыри будут создавать сильные удары в системе при повторном запуске. Убедитесь, что самая низкая точка действительно является самой низкой — прогиб в траншее, в котором остается комок воды, замерзает первым. И поддерживайте минимальный расход воды в любой линии, которую невозможно слить, поскольку текущая вода гораздо лучше противостоит замерзанию, чем стоячая.

Обозначьте места слива на чертеже. Когда два человека полагают, что линия уже опорожнена, вот так и остается неотправленное сообщение, и при заморозках обнаруживается единственная уязвимая точка, на которую никто не обратил внимания. Маркированный клапан и подписанный протокол ввода в эксплуатацию каждую зиму оказываются надежнее устной передачи дел.

Предзимний контрольный список для управляющих объектами

Займитесь этим списком осенью, до первых сильных заморозков, а не после того, как появится первая протечка.

1. Нанесите на карту все открытые трубопроводы и все участки, в которых может скапливаться вода — тупиковые отводы, закрытые клапаны, заглушенные отводы.
2. Уточните глубину засыпки с учетом глубины промерзания грунта на конкретном участке.
3. Отеплите открытые участки трубопровода, а также трубопроводы из CPVC, по которым проходит как горячая, так и холодная вода.
4. Проверьте саморегулирующийся нагревательный кабель и его термостат до того, как они понадобятся.
5. Следует слить воду и проветрить сезонные трубопроводы; убедиться, что установлены устройства сброса воздуха.
6. Убедитесь, что резьбовые переходники «пластик-металл» находятся в исправном состоянии и не затянуты чрезмерно.
7. После первой оттепели пройдитесь по трубопроводу и осмотрите каждый стык, клапан и соединение.

Одно важное замечание по поводу контрольного списка: прогулка во время оттепели — обязательная. Повреждения от мороза часто проявляются при оттепели, а не во время заморозков, поэтому стык, который выдержал мороз, может начать протекать, как только лед растает. Пятнадцатиминутный осмотр после каждого похолодания позволяет обнаружить микротрещину, прежде чем она превратится в пробоину в потолке.