ПОЛІМЕРНІ КОЛОДЯЗІ СИСТЕМ ВОДОВІДВЕДЕННЯ – ВЧОРА, СЬОГОДНІ, ЗАВТРА

Журнал Полимерные трубы - Технологии и материалы

ПОЛІМЕРНІ КОЛОДЯЗІ СИСТЕМ ВОДОВІДВЕДЕННЯ – ВЧОРА, СЬОГОДНІ, ЗАВТРА

Історія

Застосування колодязів почалося, мабуть, з розвитком систем водовідведення в цілому. Зовнішні каналізаційні мережі, прокладені під землею, завжди мали місця доступу для інспекції та прочищення. Для їх спорудження часто використовувалися матеріали, аналогічні тим, з яких виготовляли каналізаційні труби – глина, камінь, цегла, бетон. У старих містах ще збереглися каналізаційні колектори, побудовані з цегли, а керамічні та бетонні труби використовуються досі.

Розвиток технологій виробництва будівельних матеріалів дозволив перейти на масове виробництво труб, тим самим знизивши собівартість і підвищивши якість виробів. На заводах з виробництва бетонних труб стали виготовляти і частини колодязів, оскільки бетонування на місці було більш трудомістким і менш якісним. Бетонні колодязі в такому вигляді, до якого ми звикли сьогодні, використовуються з XIX століття.


Паралельно трубам з традиційних матеріалів з 30-х років минулого століття почалося масове виробництво полімерних труб – з полівінілхлориду (ПВХ), а дещо пізніше – з поліолефінів – поліетилену (ПЕ) і поліпропілену (ПП). Головними факторами, які дозволили полімерним трубам успішно конкурувати з бетоном, стали їх якісні переваги, насамперед відсутність корозії, що значно збільшує термін служби трубопроводів, і герметичність з'єднань, які не допускають протікання або інфільтрації ґрунтових вод у систему водовідведення.

У другій половині минулого століття для якіснішого і більш економічного очищення міських каналізаційних стоків системи водовідведення почали розділяти на господарсько-побутові та зливові. Швидкість корозії бетону в мережах господарсько-побутової каналізації через підвищену концентрацію метану значно зросла – можливо, це стало однією з головних причин бурхливого розвитку виробництва безнапірних полімерних труб для мереж зовнішньої каналізації. Незважаючи на значне зростання застосування полімерів у виробництві труб, ринок полімерних фасонних частин і колодязів розвивався порівняно повільно. Причиною тому були високі інвестиції, необхідні для виробництва форм для лиття виробів з полімерних матеріалів у поєднанні з великою різноманітністю необхідних фасонних частин і колодязів. Бетонне виробництво з цими завданнями справляється зі значно меншими витратами, і до того ж при необхідності деякі вироби з бетону можна формувати за місцем укладання. У результаті сучасні системи зовнішньої каналізації найчастіше комплектувалися з двох матеріалів – полімерних труб і бетонних колодязів. Така комбінація суперечлива, оскільки технічні переваги, характерні для полімерних труб, втрачалися в місцях установки бетонних колодязів.



Початок розвитку системи полімерних колодязів

Традиційно Європа була законодавицею моди на використання полімерів у трубопровідних системах. Найбільш відкритими до інновацій виявилися скандинавські країни, і частка полімерних трубопроводів у порівнянні з трубопроводами з традиційних матеріалів (бетон, чавун та ін.) у них одна з найвищих у світі. Не дивно, що розвиток систем полімерних колодязів для мереж зовнішньої каналізації почався саме в Скандинавії. Найважливішим чинником цього розвитку став технологічний прогрес у сфері обслуговування каналізаційних мереж – поява гідромашин для промивання трубопроводів під високим тиском і систем телеінспекції трубопроводів мобільними відеокамерами. Ці технологічні нововведення давали змогу використовувати для обслуговування трубопроводів з поверхні землі колодязі менших розмірів, що дозволяло полімерним колодязям конкурувати за ціною з бетонними аналогами, гарантуючи зниження експлуатаційних витрат і збільшення терміну служби. Вже в 1980-х роках компанія Uponor виробляла поліетиленові колодязі з шахтою з гладкої труби діаметром 560 і 800 мм і привареними ручним екструдером лотком, дном і патрубками для підключення до трубопроводів (рис. 1). Потрібно відзначити, що у Фінляндії ця технологія використовується досі.

Початок розвитку сучасної системи полімерних колодязів припадає на 1990-і роки, коли норвезька компанія Mabo почала виробляти перші литі бази інспекційних колодязів (ІК) з діаметром шахти OD/DN 400 мм (рис. 2). Ініціатива була підхоплена датською Wavin Nordic, а потім схожі виробництва з’явилися і в інших розвинених країнах Західної Європи – в Німеччині, Голландії, Великобританії. У 2000 році ринок ІК400 в Німеччині перевищував 100 тис. одиниць на рік.

Застосування інспекційних колодязів часто залежало від консерватизму експлуатуючих організацій: так, наприклад, у Скандинавії, країнах Балтії, Польщі ІК400 широко застосовуються в міських магістральних мережах до діаметрів DN 400 мм, а в Німеччині, Франції та Великобританії ІК400 дозволяється використовувати тільки при будівництві внутрішньоквартальних мереж каналізації діаметром до DN 200 мм, котеджних селищ та інших приватних об'єктів.

Сучасні системи полімерних колодязів

«Нульові» роки стали початком другого етапу розвитку полімерних колодязів. Ізраїльські компанії Hofit і Romold почали використовувати технологічні можливості ротаційного формування і спробували створити альтернативу великим бетонним колодязям К800 і К1000 з метою домогтися масового застосування полімерних колодязів у міських магістральних мережах у зазначених «консервативних» країнах (рис. 3). У технології ротоформування є свої переваги, наприклад, порівняно невелика вартість форм для лиття, і ціна перших модульних К1000 вийшла досить конкурентоспроможною порівняно з бетонними колодязями. На жаль, якість цих колодязів, особливо стійкість до статичних навантажень і герметичність, не допомогла досягти очікуваних за масовістю продаж у розвинених західноєвропейських країнах, і сьогодні ми спостерігаємо поширення ротоформованих колодязів переважно в Східній і Південній Європі.

Голландський Wavin взявся виправити ці недоліки і проінвестував значні кошти у форми та устаткування для литва під низьким тиском. Модульний колодязь Tegra 1000 (рис. 4) вийшов значно кращим за ротоформовані аналоги. Однак розміри підключень у нього не перевищували OD/DN 315 мм, і обмежений сортамент конфігурацій бази колодязя в комбінації з проблемами приварювання додаткових підключень ручним екструдером не сприяли масовому застосуванню нового виробу.

Услід за Wavin пішли Pipelife, Kaczmarek та Rehau, створюючи свої колодязі К1000 з використанням технології лиття під різними зниженими тисками (рис. 5). Лиття під низьким тиском дає можливість використовувати дешевші алюмінієві форми та дозволяє виготовляти вироби з полегшеним внутрішнім шаром стінки колодязя, тим самим заощаджуючи сировину. Негативна сторона цієї технології – приварка додаткових підключень, яка внаслідок різної текучості матеріалу виходить недостатньо міцною. Всі спроби створити ідеальний К1000 наштовхувалися на обмежений вибір конфігурацій бази колодязя та вузьку лінійку розмірів підключень, в основному до OD/DN 315 мм, при цьому якісна та міцна приварка додаткових підключень (особливо в діаметрах понад OD/DN 400 мм) завжди залишалася ускладненою та ненадійною.



Альтернативою литим модульним колодязям завжди були зварні колодязі з труб зі структурованою стінкою (двошарові гофровані чи спірально-виті). Виробництво таких колодязів здійснюється з допомогою зварювання ручним екструдером. Технологія дуже трудомістка і, на жаль, у більшості випадків не гарантує якість продукції відповідно до вимог на герметичність, стійкість до статичних навантажень і довгострокову структурну цілісність виробу.



Нормативна база

Застосування полімерних колодязів у Європі регламентується EN 13598-2 «Трубопроводи з пластмас для безнапірних підземних систем каналізації та дренажу. Непластифікований полівінілхлорид (PVC-U), поліпропілен (PP) та поліетилен (PE). Частина 2. Технічні умови на колодязі й інспекційні камери в зонах дорожнього руху і глибоких підземних системах». Необхідно відзначити, що ця європейська норма створювалася спільно всіма провідними виробниками полімерних колодязів на початку «нульових» і поєднує кілька компромісів, наприклад, у частині стійкості колодязів до деформації при зовнішньому тиску у випадках їх установки на ділянках з підвищеним рівнем грунтових вод і т.д. Ці компроміси дали можливість за певних умов використовувати продукцію практично всіх основних виробників з певними обмеженнями.

В Україні діє ДСТУ Б EN 13598-2:2012 «Системи пластмасових трубопроводів для безнапірного дренажу та каналізації. Непластифікований полівінілхлорид (PVCU), поліпропілен (РР) та поліетилен (PE). Частина 2. Технічні вимоги до оглядових колодязів і ревізійних камер у місцях руху транспорту і глибокому підземному проляганні», який практично є адаптацією EN13598-2:2009, IDT. Для широкого використання полімерних колодязів у будівництві зовнішніх каналізаційних мереж і сьогодні ведеться робота з доопрацювання відповідних будівельних правил.

Висновок

Підводячи підсумок цього короткого огляду розвитку ринку колодязів, необхідно відзначити наступне:

● Полімерні інспекційні колодязі (ІК) впевнено замінили бетонні колодязі в певному сегменті ринку.
● Полімерні колодязі з діаметром шахти понад 800 мм (в основному К1000) досі займають тільки невелику частину ринку, оскільки не мають цінової переваги, а їх більш висока якість не завжди може компенсувати високу вартість.
● Ротоформовані колодязі К1000 відповідають не усім вимогам ДСТУ і EN або відповідають з певними застереженнями.
● Зварні колодязі К1000 не завжди відповідають всім вимогам ДСТУ і EN, оскільки людський фактор при виробництві відіграє занадто значну роль.
● Литі колодязі К1000 мають стандартні рішення тільки для маленьких діаметрів підключення (до OD/DN 315 мм) і обмежений вибір конфігурацій бази колодязя.
● Крім інспекційних колодязів, необхідні полімерні колодязі К1000 і більше з необмеженим вибором конфігурацій бази колодязя.
● Необхідні полімерні колодязі з діаметрами підключення до DN 1000, а також рішення для обслуговування колекторів діаметром до 3000 мм.

Від редакції

В Україні є чинним ДСТУ Б EN 13598-2:2012 «Системи пластмасових трубопроводів каналізації», що містить у собі лише загальні вимоги до оглядових колодязів і ревізійних камер. Тому більшість вітчизняних виробників, які промислово займаються виготовленням колодязів, розробляють власні технічні умови на виготовлення тих чи інших колодязів, ємностей та ревізійних камер, адаптовані під власне виробництво труб та супутні матеріали. Пропонований ними асортимент продукції не поступається імпортним аналогам.

Однак, попри очевидні переваги полімерних зварних колодязів перед бетонними, останні, нажаль, продовжують впевнено тримати свою нішу завдяки низькій ціні.

Автор: Вілніс Пуце



ЖУРНАЛ ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ - УКРАИНА