Rura miedziana w porównaniu do rury z tworzywa sztucznego

1. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego porównanie
Akademia Miedzi
10.2009

2. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Rodzaje rur miedzianych
• Rury miedziane i z tworzyw
sztucznych to materiał powszechnie
stosowany w praktyce instalacyjnej.
Należy jednak mieć na uwadze cechy
którymi się charakteryzują, gdyż ma to
wpływ na
bezpieczeństwo, trwałość, niezawodn
ość eksploatacji instalacji.
• Opracowanie podparte badaniami
przedstawia aspekty związane
z zastosowaniem rur miedzianych oraz
rur z tworzyw sztucznych:
•
•
•
•
•
PEX: sieciowany polietylen
PE: polietylen
PP: polipropylen
PB: polibutylen
Wielowarstwowy PEX: rura typu
PEX/aluminium/PEX
2 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

3. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Rodzaje rur miedzianych
• Rury miedziane zajmują mniejszą ilość miejsca, co ułatwia ich montaż
we wnękach i bruzdach. Dla porównania, aby uzyskać natężenie przepływu
185 l/h, należy zastosować następujące średnice rur :
miedź
PP
polietylen
PEX
PB
Wielowarstwowy
PEX
Średnica
zewnętrzna
15 mm
26,8 mm
26,4 mm
17,4 mm
26,0 mm
24,6 mm
Średnica
wewnętrzna
13 mm
13 mm
13 mm
13 mm
13 mm
13 mm
3 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

4. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Porównanie rozszerzalności cieplnej
• Rura miedziana rozszerza się liniowo
pod wpływem ciepła, w mniejszym
stopniu niż rury z tworzyw sztucznych
(np. dla rury o długości 5 mb, jest to
4,25 mm).
Rozszerzalność liniowa mm / 5mb rury
37.50 40.00
40
30
17.50
20
• UWAGA: za punkt odniesienia
przyjęto różnicę temperatur 0-50°,
rura o przekroju 15x1mm.
4 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009
10
0
4.25
6.25

5. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Wydłużenie rur miedzianych
• Mniejsze wydłużenie rur miedzianych jest korzystne, gdyż:
• rury i złączki są poddane mniejszym naprężeniom,
• konieczna jest mniejsza ilość elementów do kompensacji wydłużeń
liniowych (ramiona elastyczne i inne),
• łatwiej można uniknąć interferencji lub kolizji ze strony innych instalacji,
• wymaga mniej przestrzeni by skompensować rozszerzalność liniową;
większe odległości między podporami (mniej elementów mocujących).
5 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

6. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Opory przepływu przez rury
• Minimalny opór ścian instalacji podczas przepływu
• Odporność na zużycie
Chropowatość bezwzględna mm
0.016
0.014
0.012
0.01
0.008
0.006
0.004
0.002
0
0.015
0.005
0.007
0.015
0.007
0.0015
miedź
tworzywa
sztuczne
6 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009
wielowarstwowy
PEX
Nowa instalacja
Stara instalacja

7. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Przekrój rur w instalacji
• Zastosowanie rur miedzianych zapobiega utracie ciśnienia związanej
ze zmniejszeniem przekroju rury. Plastikowe akcesoria instalacyjne mogą
zmniejszać przekrój rury aż o 68%.
instalacja z miedzi – przepływ 100%
instalacja z tworzyw sztucznych
typu A – przepływ 64%
instalacja z tworzyw sztucznych
typu BA – przepływ 68%
7 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

8. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Odporność na wysokie temperatury
• Miedź jest odporna na działanie
Temperatura topnienia oC
maksymalnych temperatur zarówno
1200
w trybie roboczym, jak i przy pożarze.
1083 C
• Instalacja miedziana łączona lutem
1000
twardym może wytrzymać temperatury
powyżej 450°C.
800
• Elementy konstrukcyjne budynków
600
mieszkalnych powinny przynajmniej
spełniać wymogi przeciwpożarowe
400
określone dla klasy A2. Miedź
zaliczona została do klasy A1
200
(europejska klasa A1 odpowiada
klasie produktów niepalnych).
0
miedź
8 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009
120 C
tworzywa
sztuczne

9. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Odporność na wysokie temperatury
• Biorąc pod uwagę wysoki poziom kwasowości oraz korozyjności kwasu
chlorowodorowego, jego maksymalne stężenie w powietrzu, nie stanowiące
zagrożenia dla organizmu ludzkiego, wynosi 7mg/m3.
• Podczas spalania zaledwie jednego kilograma PCV wydziela się 250.000 mg
kwasu chlorowodorowego. Miedź nie wydziela toksyn przy spalaniu.
• Miedź zachowuje więc wysokie własności ogniotrwałe, dodatkowym
zastosowaniem są więc instalacje tryskaczowe.
9 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

10. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Odporność na zmiany ciśnienia i temperatury
maksymalne ciśnienie robocze bar
• Miedź jest wysoce wytrzymała na
maksymalne ciśnienie pracy i odporna
300
na pęknięcia.
300
• UWAGA: przekrój rury miedzianej
w stanie wyżarzonym 15x1mm,
zakładana temperatura 20°C.
200
100
21
0
10 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009
15
11
22
42

11. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Odporna na skrajne ciśnienie i temperatury
• Rury miedziane w porównaniu do rur wykonanych z tworzyw sztucznych
są odporne na działanie skrajnych ciśnień i temperatur.
Uszkodzenie na skutek mrozu.
Rura PEX, będąca częścią domowej instalacji
grzewczej i wody pitnej, zniszczona przez
deformację tworzywa sztucznego.
Deformacja i pęknięcie plastikowej rury
w wyniku przegrzania połączonego
ze wzrostem ciśnienia wewnętrznego.
11 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

12. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Żywotność instalacji
• Rury z miedzi są odporne na zużycie w przeciwieństwie do rur z tworzyw
sztucznych, dla których okres pracy silnie zależy od temperatur roboczych.
Rodzaj instalacji
temp.
pracy
czas pracy
(lata)
temp
maks.
czas pracy
(lata)
temp.
awarii*
czas pracy w
temp. awarii (h)
CWU do 60°C
49
80°C
1
100°C
100
Ogrzewanie
podłogowe
40°C
25
50°C
4,5
65°C
100
60°C
25
70°C
2,5
100°C
100
Ogrzewanie
grzejnikowe
Tworzywa
sztuczne
60°C
20°C
14
90°C
1
100°C
100
80°C
10
90°C
1
100°C
100
Rodzaj instalacji
temp.
pracy
czas pracy
(lata)
temp
maks.
czas pracy
(lata)
temp.
awarii*
czas pracy w
temp. awarii (h)
CWU do 60°C
nieograniczony
80°C
nieograniczony
100°C
nieograniczony
Ogrzewanie
podłogowe
60°C
nieograniczony
80°C
nieograniczony
100°C
nieograniczony
Ogrzewanie
grzejnikowe
miedź
60°C
80°C
nieograniczony
90°C
nieograniczony
100°C
nieograniczony
* temperatura awarii – dot. okresów awarii instalacji, w których może nastąpić wzrost temperatury do wartości awaryjnej
12 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

13. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Żywotność instalacji
• Efekt starzenia się:
• Rura do wody ciepłej, PP typ 3, 16x2,7 mm. Rozpad struktur
makromolekularnych w wyniku starzenia się. Skaryfikacja wewnętrznej
powierzchni rury z powodu pojawiających się pęknięć.
• Wewnętrzna powierzchnia rury PCV przedarta na skutek starzenia się
materiału.
13 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

14. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Żywotność instalacji
• Efekt wydłużeń liniowych:
• Uszkodzenie wielowarstwowej rury PEX spowodowane różnymi
współczynnikami rozszerzalności liniowej jej komponentów.
• Wewnętrzne oddzielenie się warstwy PEXU od aluminium i tworzenie się
fałdy w następstwie kurczenia się poziomych odcinków instalacji.
Współczynnik rozszerzalności liniowej PEXU jest 10 razy wyższy od
aluminium.
14 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

15. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Żywotność instalacji
• Efekt zużycia się:
• Zużycie materiału wskutek nieskompensowanego wydłużenia liniowego.
• Zewnętrzne pęknięcia w instalacji powstałe po 3-5 latach jej użytkowania
pod wpływem naprzemiennych cyklów uginania się rury.
15 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

16. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Żywotność instalacji
• Odporność na korozję:
• Tworzywa sztuczne dostarczają jednocześnie azotu i związków węgla, które
są niezbędne do metabolizmu mikrobów
i drobnoustrojów. Do pewnego stopnia korozja drobnoustrojowa może
spowodować niewielkie ubytki, wgłębienia i pęknięcia materiału.
Odspojenie się chemicznej warstwy
ochronnej na skutek erozji rury
do wody ciepłej PP typ 3, 16x2,7 mm.
16 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

17. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Żywotność instalacji
• Minimalna podatność miedzi na osadzanie się kamienia:
• Warstwa kamienia osadza się we wszystkich typach instalacji
hydraulicznych bez wyjątku i bez względu na materiał z którego są
wykonane, również w tych z tworzyw sztucznych.
• Elektryczność statyczna wytwarzana wewnątrz rury z tworzywa sztucznego
sprzyja i znacznie podnosi jej zdolność do przyciągania cząsteczek
wapnia, tworząc nawet zatory z kamienia.
Polipropylenowa rura do ciepłej wody
z zaskorupiałym/inkrustowanym
osadem z kamienia.
17 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

18. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Wpływ na jakość wody
• Miedź jest nieprzepuszczalna i odporna na większość szkodliwych czynników
zewnętrznych.
• Miedź nie powoduje zmian smaku, zapachu oraz wyglądu wody.
• Miedź jest nieprzenikalna dla promieni UV, stanowi barierę antydyfuzyjną dla
tlenu, jest nieprzepuszczalna dla większości zewnętrznych czynników
chemicznych.
• Miedź nie starzeje się, a jej skład chemiczny nie ulega zmianom, chroni przed
korozją i nie sprzyja narastaniu materiału mikrobiologicznego.
miedź
Chłonność
(pochłanianie wody
w temperaturze 22°C)
PEX
wielowarstwowy PEX
niechłonne
0,01 mg/d
niechłonne
18 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

19. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Działanie przeciwdrobnoustrojowe
• W wyniku badań naukowych dowiedziono przeciwdrobnoustrojowego
działania miedzi, która m.in. hamuje rozwój takich mikroorganizmów jak:
• Escherichia Coli - pałeczka okrężnicy
• Legionella Pneumophila - pałeczka Legionelli
• flora bakteryjna występująca w środowisku wodnym:
Actinomuicor elegans, Bacterium linens, Tuorolopsi utilis, Acromobacter
Fischeri, Photobacterium Phosphoreum, Mercenaria mercenaria, Polio virus,
Paramecium Caudatum, Compylobacter jejuni,Salmonella Entrica
19 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

20. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Działanie przeciwdrobnoustrojowe
• Płytki Petriego zawierające miedź oraz PCV. Fotografie przedstawiają
zachowanie się kolonii bakterii ze szczepu Escherichia Coli
po 24h kontaktu z tymi substancjami.
• Miedź zapobiega rozmnażaniu się bakterii. Tworzywa sztuczne są
środowiskiem sprzyjającym namnażaniu się patogenów
chorobotwórczych.
0h
20 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009
24h

21. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Działanie przeciwdrobnoustrojowe
• Miedź nie sprzyja rozmnażaniu
się pałeczek Legionelli w wodzie,
ich poziom w rurach z PEXU jest
dziesięciokrotnie wyższy.
• CFU - jednostka tworzenia kolonii.
• Dane pochodzą z biuletynu
KIWA (Nr ref. KWR 02.090)
opublikowanego w lutym 2003 r.
częstość występowania pałeczek
Legionelli w wodzie CFU
10000
8000
6000
4000
2000
0
miedź
21 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009
tworzywa
sztuczne

22. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Działanie przeciwdrobnoustrojowe
• Na powierzchni miedzi
zaobserwowano mniejszą ilość
biofilmu. Jest to jedyny materiał,
na którym widoczna jest redukcja
biofilmu po wstrząsie termicznym
(wygrzewie antybakteryjnym).
ilość ATP (pg/cm2)
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
miedź
22 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009
tworzywa
sztuczne

23. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Działanie przeciwdrobnoustrojowe
• Obecność pałeczek wywołujących
chorobę legionistów w biofilmie jest
60 razy większa w przypadku
powierzchni z PEXU niż z miedzi.
liczba pałeczek Legionelli na jednostkę
powierzchni pokrytej biofilmem (CFU/cm2)
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
miedź
23 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009
tworzywa
sztuczne

24. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Miedź, a zdrowie
• Stwierdzono obecność w wodzie
ponad 30 lotnych związków
organicznych (VOC) których źródłem
(migracji) są materiały z tworzyw
sztucznych (HDPE, PEX oraz PCV).
Część z nich to związki
zidentyfikowane w bazie danych CAS
jako substancje toksyczne (patrz:
międzynarodowa skala określająca
stopień toksykologiczności
związków).
24 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

25. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Miedź, a zdrowie
• Niektóre z tych substancji są
odpowiedzialne za intensywną
aktywność bakteryjną, która, poza
innymi skutkami, jest przyczyną
przykrego zapachu wody.
Wreszcie, rosnący niepokój budzi
również fakt gromadzenia się
niektórych z tych substancji w
organizmie, co może mieć szkodliwy
wpływ na ludzkie zdrowie i prowadzić
do tak poważnych schorzeń jak
zaburzenia hormonalne.
• Badania naukowe wskazują, że rury
z tworzyw sztucznych wydzielają
substancje organiczne, które
powodują zmianę smaku, zapachu
i jakości wody.
25 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

26. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Miedź, a zdrowie
• Koncentracja miedzi we krwi
zdrowego człowieka waha się
pomiędzy 1,1 a 5 mg/l. Organizm
niemowląt potrzebuje trzy razy tyle.
• Miedź jest pierwiastkiem śladowym
niezbędnym do prawidłowego
funkcjonowania wielu podstawowych
organów.
• Światowa Organizacja Zdrowia
informuje, że istnieje większe ryzyko
występowania problemów
zdrowotnych związanych
z niedoborem miedzi aniżeli z jej
nadmiarem w organizmie.
26 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

27. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Miedź, a zdrowie
• Miedź jest metalem naturalnie
występującym w skorupie ziemskiej
i zasobach wodnych, z których
korzysta człowiek, co nie stanowi
żadnego zagrożenia dla zdrowia
ludzkiego.
• Zalecane jest dzienne spożycie
2/3 mg żelaza oraz miedzi w celach
zdrowotnych.
27 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009

28. Rura miedziana i z tworzywa sztucznego - porównanie
Wytwarzanie i przetwarzanie materiału - porównanie
Etap cyklu życiowego
miedź
PEX
Źródło surowca
surowce mineralne / wtórne
Przetwarzanie surowca
rafinowanie
Produkcja rury
wytłaczanie, laminowanie,
ciągnienie
wytłaczanie
Produkcja złączek
odlewanie / renowacja
formowanie wtryskowe /
odlewanie / renowacja
Rodzaj połączeń
spawane, zaciskowe,
gwintowane
spawane, zaciskowe, klejone
Cykl życia instalacji
nieograniczony
ograniczony ze względu na
warunki konstrukcyjne i
eksploatacyjne
Ponowne wykorzystanie
w tym samym celu
tak
ograniczone
28 | Rura miedziana i z tworzywa sztucznego – porównanie | 11.2009
wydobycie ropy naftowej
rafinowanie / rozpad
katalityczny

29. Akademia Miedzi
Polskie Centrum Promocji Miedzi
ul. św. Mikołaja 8-11
50-125 Wrocław
Tel.:
+48 (71) 78 12 502
E-mail: pcpm@copperalliance.pl
www.copperalliance.pl
2
9
| Presentation title and date