Własności miedzi
W instalacjach wodociągowych (zarówno wody ciepłej, jak i zimnej) stosuje się miedź o oznaczeniu Cu-DHP (miedź odtleniana fosforem). Rodzaj ten spełnia wymogi normowe dotyczące własności mechanicznych oraz wymogi higieniczne.
Własności miedzi ułatwiające wykonanie instalacji to podatność na obróbkę plastyczną i jednoczesna wysoka wytrzymałość na rozciąganie. Rury miedziane występują w trzech stanach materiałowych (por. tabela), co pozwala na optymalne wykorzystanie ich własności. Przykładowo, na długich odcinkach warto zastosować rury w stanie twardym (mają największa sztywność); a prowadząc instalacje zgodnie z kształtem pomieszczeń – rury w stanie miękkim, które można łatwo wyginać.
Tabela. Ogólne własności rur miedzianych
1. stan materiału nazwa rury; 2. zakres średnic [mm]; 3. wytrzymałość na rozciąganie [MPa]; 4. wydłużenie [%]
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| R220 – rura rekrystalizowana miękka | 6-54 | 220 | 40 |
| R250 – rura w stanie półtwardym | 6-159 | 250 | 30 |
| R290 – rura w stanie twardym | 6-267 | 290 | 3 |
Zagadnieniem, o którym trzeba pamiętać przy projektowaniu instalacji są własności cieplne miedzi. Po pierwsze, jest ona dobrym przewodnikiem cieplnym (ma wysoki współczynnik przewodności cieplnej) i konieczna jest izolacja przewodów za pomocą specjalnych otulin (istnieją gotowe odpowiednie do rodzaju i wymiaru rur). Po drugie, projektując instalację, trzeba pamiętać o rozszerzalności pod wpływem temperatury. Współczynnik rozszerzalności liniowej wynosi 0,0166 mm/(m·K), co oznacza, że – przykładowo – odcinek o długości 1 m wydłuża się o ok. 0,8 mm pod wpływem zmiany temperatury o 50°C. Trzeba więc przewidzieć kompensację (odpowiednie mocowanie, kompensatory). Jest to szczególnie istotne przy połączeniach, ponieważ może dojść nawet do uszkodzenia lutowania. Jednocześnie jednak, rury miedziane wykazują ok. 3,5 razy mniejszą rozszerzalność temperaturową niż tworzywa sztuczne.
Na wykonanie rur miedzianych zużywa się stosunkowo niewiele materiału – mają mniejsze grubości ścianek, a przez to mniejsze średnice zewnętrzne niż rury stalowe o takich samych średnicach wewnętrznych.
Trwałość instalacji miedzianej
Miedź uznawana jest za materiał bardzo trwały (większość producentów gwarantuje 50-letnią trwałość instalacji).
Najważniejsza jest odporność miedzi na korozję – nie poddaje się ona działaniu związków występujących w wodzie pitnej. Trzeba jednak zachować pewną ostrożność, ponieważ w rurach miedzianych występuje tzw. zjawisko korozji równomiernej. Zjawisko to polega na wypłukiwaniu jonów miedzi ze ścianek rury. Według prawa zarówno polskiego, jak i unijnego, miedź może być obecna w wodzie pitnej w ilości nie przekraczającej 2 mg/l. Badania wykazują, że w wodzie płynącej przez instalacje z miedzi wielkość ta nie przekracza 1 mg/l. Woda ta musi jednak spełniać wymogi stawiane wodzie pitnej. Zjawisko korozji równomiernej jest ułatwiane przez temperaturę, duże prędkości przepływu oraz skoki ciśnienia, zbyt niskie pH (dla instalacji miedzianych zaleca się, by było wyższe od 8), obecność cząstek stałych w wodzie, a szczególnie przez tzw. agresywność wody.
Woda agresywna to woda, która zawiera dużo agresywnego dwutlenku węgla. W takich warunkach twardość wody jest niska, spada także pH. Sprawia to, że korozja równomierna może osiągnąć zbyt wysoki poziom. Dlatego przed decyzją o zainstalowaniu rur miedzianych, należy sprawdzić własności wody – woda agresywna może występować na terenach górskich. Problem obecności cząstek stałych można rozwiązać, instalując filtr siatkowy.
Oprócz tego, dzięki swoim naturalnym własnościom oraz specjalnej obróbce, rury miedziane są gładkie (mają niskie współczynniki chropowatości – tj. ok. 0,0015 mm). Sprawia to, że na rurach nie powstają osady. Dzięki temu nie zmniejszają się średnice rur i nie występuje korozja miejscowa. Dodatkowo nie obniża się jakość wody (nie pojawia się zawiesina powodowana wymywaniem osadów). Gładkość rur ma też wpływ na obniżenie strat ciśnienia hydraulicznego.
Miedź jest bezpieczna
Miedź wykazuje tzw. własności bakteriostatyczne. Oznacza to, że jej jony są zabójcze dla bakterii i glonów – w rurach miedzianych nie rozwija się więc tzw. błona biologiczna. Szczególnie jest to istotne w przypadku bakterii Legionella, które stanowią zagrożenie w instalacjach wody ciepłej.
Rury miedziane są szczelne – nie przenikają przez nie gazy (własność tę nazywa się szczelnością antydyfuzyjną), promieniowanie ultrafioletowe ani mikrozanieczyszczenia obecne w powietrzu. Sprawia to, że jakość wody nie ulega pogorszeniu podczas przepływu przez domową instalację.
Miedź jest niepalna i (w przeciwieństwie do tworzyw sztucznych) nie zawiera węglowodorów ani związków chloru – oznacza to, że w przypadku pożaru nie emituje szkodliwych substancji.
Instalacje miedziane w praktyce
Miedź stwarza liczne możliwości co do technologii połączeń. Rury można lutować – zarówno lutem twardym, jak i miękkim. Można je łączyć za pomocą stałych (nierozłącznych) połączeń zaprasowywanych. Mogą też być spawane – w praktyce sposób ten wykorzystywany jest poza budynkiem (raczej w sieci niż w instalacji). Możliwe jest też łączenie rur za pomocą łączników zaciskowych.
Należy zapobiegać zaleganiu (zbyt długiemu przebywaniu) wody w instalacji. Można to osiągnąć przez eliminację tzw. odcinków martwych – tzn. odcinków o znacznej długości, a rzadko używanych. Nie należy również dobierać zbyt dużych średnic, czyli przewymiarować rur. Zbyt duża średnica powoduje zmniejszenie prędkości przepływu wody, co skutkuje zaleganiem wody.
Instalacje mogą być prowadzone na wierzchu ścian, pod tynkiem i w posadzce, a także w bruzdach i szachtach (kominach) instalacyjnych. Trzeba pamiętać o kompensacji wydłużenia cieplnego: jeśli przewody ukryte są pod tynkiem lub pod posadzką betonową, trzeba je umieścić w odpowiedniej elastycznej otulinie, która umożliwi ich ruch. Kształtki powinny mieć grubszą warstwę otuliny. Przewody trzeba mocować za pomocą uchwytów – muszą być albo przesuwne, albo stałe z odpowiednio większym rozstawem.
Zastosowanie miedzi w innych instalacjach
Miedź może być też stosowana w instalacjach gazowych, chłodniczych i klimatyzacyjnych oraz ogrzewania podłogowego.
Instalacje gazowe należy wykonywać tylko z rur twardych. Grubość ścianki nie może być mniejsza niż 1 mm – ważne jest, by nie uszkodzić rur podczas montażu i eksploatacji. Łączenie rur w instalacji gazowej powinno następować przez lutowanie twarde albo poprzez łączniki mosiężne gwintowane. Nie jest dopuszczalne łączenie przez łączniki zaciskowe lub zaprasowywanie.
W przypadku ogrzewania podłogowego przewody miedziane muszą być łączone za pomocą lutu twardego. Przy instalacji ogrzewania podłogowego można użyć rur miedzianych z fabrycznym płaszczem z tworzywa (rolą jego jest kompensacja wydłużeń temperaturowych). Jest to możliwe, kiedy długość rury między łukami przejmującymi wydłużenie wynosi najwyżej 5 m przy temperaturze wody na doprowadzeniu do 50°C lub 3 m przy temperaturze wody do 80°C.
Asortyment
Na rynku dostępny jest następujący asortyment instalacji miedzianych:
- rury rekrystalizowane miękkie (R220);
- rury w stanie półtwardym (R250);
- rury w stanie twardym (R290);
- łączniki i kształtki (kolana, łuki, mufy, mufy redukcyjne, trójniki równoprzelotowe, trójniki redukcyjne) zaciskowe, zaprasowywane, z końcówkami do lutowania, z końcówkami zaciskowymi, z końcówkami gwintowanymi lub kołnierzowymi;
- kapy przeznaczone do lutowania kapilarnego i zaciskania (z pierścieniem zaciskowym)
- łączniki z brązu i mosiądzu do połączeń gwintowanych;
Normy i akty prawne
Instalacje miedziane opisane są przez następujące normy:
- PN-EN 1057: 1999 Miedź i stopy miedzi. Rury miedziane okrągłe bez szwu do wody i gazu stosowane w instalacjach sanitarnych i gazowych.
- PN-EN 12735 "Miedź i stopy miedzi. Rury okrągłe bez szwu do klimatyzacji i chłodnictwa.
- PN-EN 1254:2002 Miedź i stopy miedzi - Łączniki instalacyjne;
- PN-92/B-01706 "Instalacje wodociągowe - wymagania w projektowaniu".
