Měď nebo plast v rozvodu plynu ?

Středa 11. únor 2009,  Autor: Jirka Klecan, Martin Pelc

V současné době tyto požadavky naplňuje zejména potrubní rozvod z vícevrstvých plastohliníkových trubek, chráněný protipožárními pojistkami, který je již v ČR certifikován. Praktickému nasazení do realizační praxe však doposud brání §38 vyhlášky č. 137/1998 Sb., MMR ČR. Novela této vyhlášky je v současné době projednávána a v brzké době bude platná v novém znění, které tuto realizaci plynových rozvodů v domech umožní. I základní předpis TPG 704 03, který řeší podrobnosti použití vícevrstvých trubek k rozvodu plynu v budovách, se v současné době projednává v konečném návrhu.

Odborná veřejnost jistě zaznamenala, že od 1. února 2008 nabyla účinnosti nová norma ČSN EN 1775, která již plně akceptuje používání vícevrstvého potrubí pro domovní plynovody do 5 bar. Jedná se bezesporu o přelomový technický předpis, jehož obsah by neměl uniknout žádnému, kdo plynové rozvody projektuje, montuje, či reviduje.

Abychom však nepředbíhali událostem, přinášíme vám zatím pohled na tuto problematik od těch nejpovolanějších, zástupců renomované evropské zkušebny KIWA GASTEC TECHNOLOGY, nebo? uvedený systém v řadě zemí EU bezproblémově funguje ke spokojenosti všech více jak 10 let.

Obsah

Nové instalační materiály jsou atraktivní alternativou k tradičnímu ocelovému a měděnému potrubí. Ve většině zemí však nemohou být nové materiály používány, protože to místní zákony neumožňují.

Tento dokument předkládá zkušenosti s těmito novými instalačními materiály během posledních deseti let, počínaje jejich představením, zkušebními projekty, a konče zavedením nových potrubních systémů. Zvláštní pozornost byla věnována bezpečnosti potrubí a nutnosti přídavných bezpečnostních pojistek.

Důležitým bodem je také odolnost materiálů vůči vysoké teplotě, která je spornou otázkou různých národních směrnic.

Tato prezentace obsahuje také nejnovější pokroky ve standardizaci.

Dále jsou představena některá doporučení, jak postupovat při zavádění nových materiálů.

Úvod a historie

Poprvé byla použita plastová potrubí pro domovní rozvody plynu přibližně před deseti lety v Nizozemí. Předtím bylo povoleno používat pouze ocelová nebo měděná potrubí.

V té době byla však kladena otázka, jak by bylo možné snížit náklady na instalaci domovních plynových rozvodů. Řešením bylo použití jiných typů potrubních materiálů, které by pak mohly být instalovány snadnějším a rychlejším způsobem. Obecně platí, že mzdové náklady na instalaci jsou mnohem vyšší než náklady na materiál. Pro dosažení maximálního snížení nákladů musí být tedy snížena pracovní doba potřebná k instalaci.

Problémem před 10 lety bylo, že žádný z holandských zákonů neumožňoval použití nových materiálů. Ale zákonní zástupci byli ochotni přijmout nové materiály za předpokladu, že bude u instalovaných systémů prokázána alespoň stejná bezpečnostní úroveň jako u měděných a ocelových potrubních systémů. Skupina, která začala tento nový projekt, byla schopna obhájit, že nově vyvíjené systémy budou mít podobnou bezpečnostní úroveň jako tradiční systémy. Představení několika bezpečnostních pojistek sloužilo jako podpůrný prostředek v přesvědčení lidí a k přijetí i přesto, že zde byly pochybnosti o funkčnosti těchto pojistek.

Po schválení bylo spuštěno několik zkušebních projektů. Velmi důležité bylo, že byly přizvány všechny zainteresované strany, aby sledovaly nebo se přímo účastnily v tomto projektu. Mezi těmito lidmi byli členové požárních sborů, místní úřady, montážníci, dodavatelé plynu, zkušebny, výrobci a v neposlední řadě také budoucí obyvatelé nově vystavěných domů. Výsledkem bylo, že nový systém byl rychle přijat a zkušební projekty byly pozitivně prezentovány v tisku.

Po nějaké době byly zhodnoceny instalační postupy. Jako výsledek tohoto zhodnocení byly zrušeny téměř všechny přídavné bezpečnostní pojistky. V současné době jsou tyto nové flexibilní potrubní systémy v Nizozemí jednoduše a rychle instalovatelné. Je schváleno mnoho nových potrubních systémů (certifikát Kiwa GASTEC QA) a jsou také na trhu běžně dostupné. Montážník má tedy velké množství možností!

Instalační postup

V Nizozemí se používají dva typy vícevrstvých potrubí; plastová potrubí s hliníkovou vrstvou, např. PEX-Al-PEX a celoplastová potrubí PEX se slabou vrstvou EVOH. Funkce EVOH vrstvy je zabránit prostupu zápachu přes stěnu trubky. Přenos zápachu by totiž mohl způsobit falešný alarm úniku plynu (viz. [1]).

Trubky jsou montovány s lisovacími fitinky. Jeden typ fitinků pro PEX potrubí využívá pamě?ový účinek PEXu. Jiné typy fitinků jako spojovací fitinky a mechanické závitové fitinky nebyly ještě používány. Navíc, počet fitinků musí být omezen na co nejnižší počet. Obvykle musí být potrubí instalováno bez krycí trubky; jen v některých omezených případech musí být tato trubka instalována.

Hlavním omezením je, že všechna potrubí musí být ukryta ve stěně nebo podlaze, nebo musejí být dobře chráněna. Pouze v místě plynoměru a v blízkosti nástěnky smí být instalováno odkryté potrubí. Z tohoto důvodu je tento typ potrubí instalován pouze v novostavbách a v nově renovovaných objektech. Měděné potrubí se používá pro historické budovy a u menších renovací. Tento postup se pravděpodobně nebude měnit ani do budoucna.

Zazděné potrubí je dostatečně chráněno proti mechanickému poškození a ohni. Z tohoto důvodu není vyžadováno použití dalších bezpečnostních pojistek. U měděných potrubí nejsou tyto bezpečnostní pojistky také požadovány. Někteří dodavatelé systému požadují, aby byly instalovány nadprůtokové ventily. V tomto případě musejí být dodrženy instrukce dodávané s těmito ventily.

Domovní rozvody plynu a bezpečnost

Již téměř 50 let jsou v Nizozemí systematicky shromažďovány všechny události týkající se plynových instalací. Většina (smrtelných) případů je způsobena otravou CO z důvodu nedostatečného spalování, případy z důvodu selhání potrubí jsou zcela vzácné. Ve skutečnosti došlo k několika explozím, ale vyšetřováním bylo zjištěno, že téměř ve všech případech byly způsobeny manipulací s potrubím (hlavní důvody: sebevražda anebo pojiš?ovací podvod) a úpravami na potrubí provedenými neodborným způsobem.

Zřídka se objevily další případy, kdy došlo ke spontánnímu poškození fitinku nebo potrubí.

Hlavním rizikem při instalaci potrubí je nekontrolovaný únik plynu. Potrubí musí zůstat plynotěsné během celé jeho životnosti. Dobře navržené a profesionálně nainstalované potrubí tento požadavek splňuje.

Důležitou otázkou je, jestli je nutné použití přídavných bezpečnostních pojistek. Je zřejmé, že bezpečnostní pojistka nesmí sloužit jako omluva za špatný instalační postup. Bezpečnostní pojistka musí nabízet více bezpečnosti; jinak není žádný důvod ji instalovat.

Jak bylo zmíněno dříve, počet nehod z důvodu instalace potrubí je velmi nízký. Vícevrstvá potrubí jsou více náchylná k poškození při nárazu a ostrými předměty a k tepelným zatížením než tradiční měděná a ocelová potrubí. Avšak, když jsou vícevrstvá potrubí po instalaci chráněna, jako např. ukrytím ve zdi, je systém proti těmto rizikům dostatečně chráněn. Z tohoto důvodu nejsou v Nizozemí požadovány žádné přídavné bezpečnostní pojistky.

Pokud je plastové potrubí položeno a není takto chráněno (viditelně), povinně se vyžaduje použití těchto pojistek.

Použití nadprůtokových ventilů je v mnoha zemích předmětem diskuse, a to nezávisle na typu instalačního materiálu (nadprůtokový ventil uzavře průtok plynu, když je překročeno určité průtokové množství). Manipulace s plynovými instalacemi je v posledních několika letech rostoucím problémem. Poruchy způsobené manipulací mají za následek velké úniky plynu. V takových případech nadprůtokový ventil uzavře průtok a zabrání tak explozi. Rozhodnutí instalovat nadprůtokové ventily není odvislé od materiálu, ale z důvodu jiných rizik.

Občas se stane, že je potrubí poškozeno zatlučením hřebíku nebo provrtáním, to však nevede k vážným nehodám. Jakmile je zaregistrován pach plynu, uzavře se hlavní uzávěr plynu. Stinnou stránkou skryté instalace je, že oprava porušeného potrubí je poměrně nákladná.

Vícevrstvé potrubí a měděné potrubí má zhruba stejnou odolnost vůči provrtání či porušení hřebíkem. Ocelové potrubí má mnohem vyšší odolnost (avšak toto neplatí pro vlnité ocelové potrubí, viz. [2]).

Detekce plastového potrubí bez kovové vrstvy je celkem obtížná. Nelze použít standardní detektory, ale v současné době jsou na trhu dostupné již speciální detektory.

Dalším typem bezpečnostní pojistky je termický uzávěr. Tento uzávěr automaticky uzavře ventil, když je překročena určitá teplota. Tato pojistka pracuje pouze lokálně, pro ochranu celého systému potrubí je třeba mnoho těchto termických uzávěrů. Obecně jsou tyto uzávěry považovány za zbytečné.

Jen ve velmi vzácných případech byly instalovány přetlakové ventily. Takové zařízení reaguje na zvýšení tlaku v důsledku nárůstu teploty. Tyto ventily poskytují pouze malou ochranu a mohou tedy být také považovány za zbytečné. Velmi důležitou otázkou pro domovní rozvody jsou přípustné tlakové ztráty v systému. Nízkotlaké systémy (téměř 100 % domovních instalací) jsou provozovány při tlaku od 18 do 30 mbar. Přípustná tlaková ztráta je pouze několik mbar. Tlak, který je příliš nízký, může způsobit poruchu plynového zařízení. Tlakové ztráty bezpečnostních pojistek jsou s ohledem na maximální přístupné tlakové ztráty několika mbar spíše vysoké. Proto mohou bezpečnostní pojistky vyžadovat větší průměr potrubí.

Praktické zkušenosti s plastovými potrubními systémy

Zkušenosti s novými flexibilními potrubními systémy jsou velmi pozitivní. Nebyly obdrženy žádné reklamace ani zaznamenány žádné vážné události. Press-fitinky jsou obecně velmi spolehlivé. K úniku plynu po instalaci došlo jen v ojedinělých případech.

Nové instalační techniky jsou dobře přijímány, protože většina montážníků má již mnohaleté zkušenosti s podobnými potrubními systémy používanými pro vodu a podlahové vytápění. Pro tyto montážníky je přechod na nový plynový systém relativně snadný. Montážní firma si zvolí jeden systém a tomu zůstává věrná. Jedním z hlavních důvodů pro to je, že každý systém vyžaduje vlastní speciální nářadí, a to bývá velmi drahé.

Navíc existuje stále řada montážníků, kteří cítí, že stará řemeslná práce zaniká. Ale i tato skupina začíná vidět výhody tohoto systému. Tyto výhody zahrnují čistší instalaci a vyšší bezpečnostní faktor (žádný otevřený plamen pro sváření atd.).

Pro úspěšné zavedení nového instalačního postupu je velmi důležité praktické školení. Ani nové systémy nejsou 100 % zajištěny proti nesprávnému použití a může dojít k některým chybám.

Instalační náklady

V posledních několika letech se ceny materiálů dramaticky změnily. Ceny mědi se zdvojnásobily, a i ceny ostatních materiálů se zvýšily, takže jsou stále nákladnější. Měděné potrubní systémy jsou relativně dražší než ostatní typy potrubních systémů, díky skutečnosti, že cena materiálu má silný vliv na konečné potrubí.

Při zavádění nových materiálů pro potrubí byla cena sotva konkurenceschopná s měděnými systémy. Tato vysoká cena byla také v té době způsobena nutností instalovat bezpečnostní pojistky. Časy se ale změnily a v současné době jsou nové systémy konkurenceschopné, a to i v případě instalace pojistek.

Svařované nebo pájené měděné systémy již novým systémům nemohou konkurovat; dnes snad již pouze měděné systémy s press-fitinky.

Mezinárodní schválení

Instalace plynových potrubí s novými materiály je dnes povolena pouze ve velmi málo zemích. Mnoho zemí má ustanovení ve svých národních směrnicích nebo přímo v zákoně, že pro domovní plynové instalace může být použito pouze ocelové nebo měděné potrubí. Změna těchto nařízení představuje velmi zdlouhavý proces.

Národní směrnice jsou založeny na dlouholetých zkušenostech se známými materiály a technikami, ale také na strachu, ochraně trhu a negativních případech a nehodách, místo na analýze rizik a průzkumech.

Téměř všechny národní předpisy podávají detailní informaci o konstrukci systémů. Filozofie je taková, že pokud je každý komponent systému v pořádku, celý systém bude fungovat.

Funkční požadavky platí pro celý systém. Projektant má mnohem více svobody při volbě materiálů a technik. Typickým příkladem nefunkčního požadavku je požadavek po odolnosti vůči ohni nebo vysoké teplotě. Tento požadavek stanoví, že všechny komponenty potrubí musí během určité doby odolávat teplotě +650 °C. Takový požadavek vylučuje všechny typy vícevrstvých potrubí. Pouze pájecí měděná potrubí a ocelová potrubí mu vyhovují.

V jiných zemích je požadavek na +450 °C, což povoluje i svařovaná měděná potrubí. Ale i tato teplota je problematická pro vícevrstvá potrubí. Funkční požadavek je, že celý systém musí stále mít určitou odolnost proti požáru. Funkční požadavek na protipožární odolnost dle EN 1775 stanoví: Projektant musí v budově, kde se používá plynové potrubí, uvážit možnost vypuknutí požáru, který může způsobit poškození budovy a následně nebo odděleně poškodit plynové potrubí.

Vícevrstvé systémy, které by byly instalovány zakryty ve zdi nebo podlaze tento požadavek splňují. Pokud požár vypukne takovým způsobem, že zasáhne i zazděné potrubí, celá budova může být považována za ztracenou. Potrubí nemusí být silnější než samotná konstrukce budovy.

Mezinárodní normalizace

Norma ISO 17484 (viz. [3]) pokrývá vícevrstvá potrubí s kovovou vrstvou stejně tak jako celoplastová vícevrstvá potrubí. Tato norma zahrnuje také potrubí s EVOH vrstvou. Společně s touto normou bude vydána i sbírka zásad (pravděpodobně jako ISO 17484, část 2, viz. [4]) Tato sbírka zásad byla vydána v roce 2007. Sbírka zásad není typickým montážním standardem, ale dává především návod, jak pracovat s potrubím a jeho komponenty, atd. Pro projektování a konstrukci vícevrstvých potrubních systémů je odkaz v Evropské směrnici EN 1775. Norma EN 1775 je typickou funkční směrnicí, která nevylučuje žádný materiál. Tato směrnice je prvním krokem v harmonizaci Evropských montážních předpisů. Tato směrnice má však status doporučeného dokumentu. Evropské země si mohou ponechat své národní předpisy pod podmínkou, že nejsou v rozporu s EN normou. Přestože EN 1775 nevylučuje jakýkoliv materiál, evropské země mohou vyřadit některé materiály.

Odolnost vysoké teplotě

Za materiály odolávající vysoké teplotě považujeme ty, které odolávají teplotě +650 °C po určitou dobu. Pro určení odolnosti teplotě existují různé testy. Teplota samovznícení u zemního plynu je kolem +630 °C v závislosti na složení zemního plynu. Základním principem tohoto požadavku je, že plyn unikající z důvodu porušení potrubí se přímo vznítí, pokud je teplota vyšší než +650 °C. Když materiál není odolný vůči vysoké teplotě, potrubí se může narušit už při nižší teplotě. Možná je také kontaminace nespáleným plynem, a pokud se poté objeví zdroj hoření, může plyn explodovat. Odolnost vůči vysoké teplotě chrání potrubí proti tepelnému zatížení, a to bez plamene či jiného zdroje hoření. V praxi se může objevit, ale riziko je velmi nízké.

Desítky miliónů instalací na území Evropy byly pájeny a nejsou tedy odolné vůči vysoké teplotě. Během posledních 40 let nebyly v Nizozemí zaznamenány žádné vážné exploze z důvodu požáru. Často je zaznamenáno vypuknutí požáru po explozi. Detailní zprávy, kde by odolnost vysoké teplotě hrála nějakou roli, nejsou známy.

Plynová zařízení všeobecně nejsou vůči vysoké teplotě odolná. Některé komponenty jsou vyrobeny ze slitin Zn Al. Tento materiál má teplotu tavení kolem +380 °C.

Potrubí a komponenty s odolností vůči vysoké teplotě jsou celkem drahé. Cena je minimálně dvakrát vyšší než u instalací s materiály neodolávajícími vysoké teplotě.

Doporučení pro zavedení nových materiálů

Pro zavedení nových potrubních materiálů jsou důležité následující kroky:

• ustanovit projektovou skupinu pro spuštění zkušebního projektu;
• přizvat k tomuto projektu všechny zainteresované strany (místní úřady, požárníky, energetické společnosti, montážníky, atd.);
• provést analýzu rizik (každá země má různá rizika, např. zemětřesení, stavební konstrukce, atd.);
• zajistit plné vyškolení montážních pracovníků v používání speciálních spojovacích nářadí;
• monitorovat problémy, např. při práci s nářadím;
• při rozhodování o počtu bezpečnostních prvků nebu?te příliš kritičtí; v počátku to dodává na bezpečnosti (a je to dobré i pro přijetí zkušebního projektu);
• snažte se změnit národní předpisy od konstrukčních na funkční.

Závěry

Nové instalační materiály, jako jsou vícevrstvá potrubí jsou atraktivní, konkurenceschopnou alternativou k tradičním potrubním systémům z mědi a oceli. Díky zvyšujícím se cenám kovových materiálů se plastová potrubí stávají v blízké budoucnosti stále atraktivnějšími.

Za posledních 10 let byla v Nizozemí instalována nová generace potrubních systémů. Zatím nebyly zaznamenány žádné negativní zkušenosti, co se týká úniků. Systémy jsou velmi plynotěsné. Během těchto let se upustilo od používání bezpečnostních pojistek, jak vzrůstala zákazníkova důvěra.V současné době jsou nové systémy na stejné bezpečnostní úrovni, a jsou také podobně konstruovány jako tradiční měděná a ocelová potrubí.

Nové instalační materiály byly schváleny úpravou národních předpisů od konstrukčních na funkční požadavky.

Téměř ve všech zemích je povoleno pro domovní rozvody pouze ocelové nebo měděné potrubí. Ke schválení těchto materiálů může pomoci provedení adekvátní analýzy rizik a promyšlení funkčních požadavků.

Seznámení s novými materiály přispěje spuštění zkušebního projektu.

Požadavek na odolnost vůči vysoké teplotě, tak jak je udržován v různých zemích, je diskriminující vůči zavedení nových materiálů. Tento požadavek musí být zrevidován.

V krátké době budou k dispozici dokumenty pro nové materiály jako je ISO 17484-1 pro vícevrstvé potrubní systémy (a později i část 2 - sbírka zásad pro tyto systémy).

Pozn.: V ČR již platí ČSN ISO 17484-1.

Žádoucí je také standardizace nářadí a rozměrů potrubí (vnější průměr).

Odkazy

[1] Opportunities for Plastics in Flexible Indoor Gas Pipe Systems (Příležitosti pro plastové flexibilní systémy plynových rozvodů), Dave Oesterholt, Frans Scholten a Hendrik Roebers (Plastics Pipe Symposium, 2002, Munich)

[2] Reduction of the Installation Costs for Domestic Gas Appliances (Snížení instalačních nákladů pro domovní plynová zařízení), Ianina Mofid, Per Persson, Karsten V. Frederiksen (WGC Amsterdam, 2006)

[3] ISO FDIS 17484-1 Plastics Piping Systems - Multilayer Pipe Systems for Indoor Gas Installations with a Maximum Operating Pressure Up to and Including 5 Bar - Part 1: Specifications for Systems (Plastové potrubní systémy - Vícevrstvé potrubní systémy pro domovní plynové instalace s maximální provozním tlakem až do 5 bar včetně - část 1: Požadavky na systém)

[4] ISO WD 17484-2 Plastics Piping Systems - Multilayer Pipe Systems for Indoor Gas Installations with a Maximum Operating Pressure Up to and Including 5 Bar - Part 2: Code of Practice (Plastové potrubní systémy - Vícevrstvé potrubní systémy pro domovní plynové instalace s maximální provozním tlakem až do 5 bar včetně - část 2: Sbírka zásad)   zdroj : www.ivarcs.cz