W pierwszej części artykułu przedstawiono specyfikę miedzi jako materiału konstrukcyjnego instalacji ziębniczych, wodnych i ogrzewczych oraz podano zasady łączenia miedzi z innymi materiałami. Omówiono również wymagania dla elementów tych instalacji.
W części drugiej zostaną przedstawione dopuszczalne metody łączenia elementów i wyposażenia instalacji wykonanych z miedzi, przeznaczonych do obiegów ziębniczych, wody oraz wodnych roztworów glikolu. Zostaną omówione niektóre zasady wykonywania połączeń nierozłącznych oraz szczegółowe wymagania dla lutowania twardego.

    Części i elementy przeznaczone dla instalacji ziębniczych i pomp ciepła uznaje się za elementy specyficzne, które powinny spełniać specjalne wymagania zarówno co do konstrukcji, doboru materiałów jak i wytwarzania. Materiały do konstrukcji, spawania i lutowania powinny być odpowiednio dobrane, aby wytrzymać dające się przewidzieć naprężenia mechaniczne, termiczne i chemiczne. Muszą być odporne na działanie przewidzianych do stosowania czynników ziębniczych, mieszanin tych czynników i olejów wraz z możliwymi domieszkami i zanieczyszczeniami oraz substancji transportujących ciepło. Ze względu na właściwości rur miedzianych, takie jak dobra wytrzymałość mechaniczna w niskich temperaturach i odporność na korozję, można je stosować w instalacjach ziębniczych, klimatyzacyjnych i pompach ciepła.

    Miedź charakteryzuje ponadto łatwość poddawania się lutowaniu za pomocą odpowiednich spoiw. Przewody miedziane mogą być stosowane w wielu systemach i instalacjach, m.in.:
● ziębniczych i pompach ciepła,
● wody zimnej i ciepłej wody użytkowej,
● ogrzewczych (włącznie z zastosowaniem kolektorów słonecznych),
● technologicznych.

    W chłodnictwie, klimatyzacji i pompach ciepła stosuje się obecnie dwa rodzaje rur miedzianych. Są to rury przeznaczone przede wszystkim do obiegów chłodniczych oraz rury przeznaczone do wykorzystanie w środowisku wodnym (rury do instalacji wodociągowych i do instalacji ogrzewczych).
    Do określonych rodzajów instalacji należy stosować wyłącznie odpowiedni rodzaj rur miedzianych, ocechowanych i posiadających certyfikat lub deklarację zgodności z właściwą normą europejską.

Właściwości miedzi
    Jedną z najważniejszych własności chemicznych miedzi jest stosunkowo duża odporność na korozję. W wilgotnym powietrzu miedź pokrywa się warstwą zasadowego węglanu miedzi tzw. patyny, chroniącą w pewnym stopniu przed dalsza korozją. Na działanie wilgotnej atmosfery przemysłowej, zawierającej dwutlenek siarki, miedź jednak nie jest odporna, ponieważ wytwarzająca się wtedy na jej powierzchni warstewka zasadowego siarczanu miedzi nie zabezpiecza jej przed dalsza korozją.
    Miedź techniczna ma wiele domieszek, które w pewnych przypadkach bardzo wyraźnie wpływają na jej własności fizyczne i mechaniczne:
● pierwiastki tworzące roztwory stałe w miedzi (np. Al, Fe, Ni, Sn, Zn, Ag, Pt, Cd, i inne), które w małym stopniu wpływają na własności plastyczne miedzi, powiększając w zasadzie jej twardość i wytrzymałość, obniżając przewodność elektryczna i cieplną;
● pierwiastki, które nawet w małych ilościach nie tworzą roztworów stałych z miedzią. Do tej grupy należą przede wszystkim ołów i bizmut, które tworząc na granicach ziaren mieszaninę eutektytyczną1, są najbardziej niekorzystnymi zanieczyszczeniami miedzi, obniżającymi w największym stopniu jej własności plastyczne i fizyczne;
● pierwiastki, które nawet w małych ilościach tworzą związki chemiczne z miedzią. Do pierwiastków tych należy zaliczyć przede wszystkim tlen i siarkę. Tlenki i siarczki miedzi w postaci mieszanin eutektycznych również tworzą się na granicy ziaren i tak jak w poprzednim przypadku, obniżają własności plastyczne, podwyższają własności wytrzymałościowe, ale w łagodniejszy sposób.

    Wpływ zanieczyszczeń na własności mechaniczne miedzi jest bardzo różny i zależy przede wszystkim od tego, w jakim stanie te zanieczyszczania występują i gdzie się umiejscawiają. Struktura miedzi utlenionej zależy od zawartości tlenu w stopie miedzi. Wyżarzanie miedzi zawierającej tlen w środowisku redukcyjnym, zawierającym wodór, powoduje kruchość materiału (określaną też korozją wodorową). Dyfundujący wodór atomowy redukuje tlenek miedziawy, a para wodna rozprężając się, powoduje powstawanie mikropęknięć podczas przeróbki plastycznej na gorąco. Zjawisko to występuje najczęściej podczas procesów łączenia przez spawanie lub lutowanie elementów. Można go uniknąć poprzez użycie miedzi, która nie zawiera tlenu lub poprzez zastosowanie jej wyżarzania w atmosferze bez wodoru, ani łatwo rozkładających się związków zawierających wodór.
    W instalacjach ziębniczych, zimnej wody i grzewczych wykorzystuje się głównie rury z miedzi fosforyzowanej. Fosfor jest najbardziej popularnym odtleniaczem, jednak stosuje się go w niewielkich ilościach, gdyż większa jego pozostałość w miedzi po odtlenieniu jest na ogół niewskazana, ponieważ wpływa na kruchość materiału.

Wymagania dla rur miedzianych w instalacjach freonowych
(...)

Wymagania dla rur miedzianych w instalacjach wody zimnej i sieciowej
(...)

Wymagania dla układów chłodniczych z glikolem
(...)

Warunki łączenia miedzi z innymi materiałami
(...)

Podsumowanie
    Rury miedziane są zalecanym materiałem do budowy instalacji chłodniczych. Znajdują zastosowanie praktycznie dla wszystkich syntetycznych czynników ziębniczych (freonów) i większości naturalnych czynników. Po zapewnieniu całkowitego braku wilgoci można je stosować np. do dwutlenku węgla. Nie są zalecane w instalacjach zawierających amoniak ze względu na duże powinowactwo chemiczne do miedzi.
    Główne zalety rur miedzianych w instalacjach chłodniczych to: zachowanie dużej wytrzymałości w niskich temperaturach, wysoki współczynnik przenikania ciepła, możliwość uzyskania wysokiej czystości wewnętrznych powierzchni rur i łatwa obróbka plastyczna.
    Wymagania stawiane instalacjom chłodniczym wymuszają znacznie wyższą jakość wykonania rur chłodniczych niż przeznaczonych do instalacji wodnych i grzewczych. Dotyczy to przede wszystkim braku wilgoci i zanieczyszczeń stałych. Stosowanie nieodpowiedniej miedzi w instalacjach chłodniczych powoduje, oprócz możliwości niepoprawnego działania układu, wypłukiwanie zanieczyszczeń chemicznych wchodzących w reakcje z czynnikami ziębniczymi. W efekcie tego z biegiem czasu, może następować przenikanie freonu przez ścianki przewodów rurowych. Są to główne przyczyny, dla których nie jest wskazane stosowanie w instalacjach ziębniczych rur miedzianych przeznaczonych do instalacji wodnych i ogrzewania. Wymagania dla rur przeznaczonych dla chłodnictwa – przewodów do instalacji rurowych i do oprzyrządowania – są określone w normie PN-EN 12735 część 1 oraz część 2.
    W obiegach pośredniczących, gdzie czynnikiem jest woda, glikole lub roztwory alkoholi, należy stosować rury wykonane wg normy PN-EN 1057 – czyli rury instalacyjne.

PRZYWOŁANE NORMY
● PN-EN 378-2+A1:2009. Instalacje ziębnicze i pompy ciepła – Wymagania bezpieczeństwa i ochrony środowiska – Część 2: Projektowanie, budowanie, sprawdzanie, znakowanie i dokumentowanie;
● PN-EN 1057:2007. Miedź i stopy miedzi – Rury miedziane okrągłe bez szwu do wody i gazu stosowane w instalacjach sanitarnych i ogrzewania;
● PN-EN 1173:2009. Miedź i stopy miedzi – Oznaczenia stanów materiału;
● PN-EN 1717:2003. Ochrona przed wtórnym zanieczyszczeniem wody w instalacjach wodociągowych i ogólne wymagania dotyczące urządzeń zapobiegających zanieczyszczeniu przez przepływ zwrotny;
● PN-EN ISO 2626:1997. Miedź – Badanie odporności na kruchość wodorową;
● PN-EN 10088-1:2007. Stale odporne na korozję – Część 1: Gatunki stali odpornych na korozję;
● PN-EN 12502:2006. Ochrona materiałów metalowych przed korozją – Wytyczne do oceny ryzyka wystąpienia korozji w systemach rozprowadzania i magazynowania wody. Część 1: Postanowienia ogólne. Część 2: Czynniki oddziałujące na miedź i stopy miedzi. Część 4: Czynniki oddziałujące na stale stopowe;
● PN-EN 12735-1:2003 + A1:2006 +Ap1:2006.Miedź i stopy miedzi – Rury miedziane okrągłe bez szwu stosowane w instalacjach klimatyzacyjnych i chłodniczych – Część 1: Rury do instalacji rurowych;
● PN-EN 12735-2:2004 + A1:2006+Ap1:2006. Miedź i stopy miedzi – Rury miedziane okrągłe bez szwu stosowane w instalacjach klimatyzacyjnych i chłodniczych. Część 2: Rury do oprzyrządowania;
● PN-EN 14276-1:2007 PN-EN 14276-2:2009. Urządzenia ciśnieniowe w instalacjach ziębniczych i pompach ciepła – Część 1: Zbiorniki – Wymagania ogólne. Część 2: Przewody – Wymagania ogólne;
● PN-EN 13348:2008. Miedź i stopy miedzi – Rury miedziane okrągłe bez szwu do gazów medycznych lub próżni
● PN-C-04607:1993. Woda w instalacjach ogrzewania – Wymagania i badania dotyczące jakości wody.