ISO 15874 – Tiêu chuẩn cho hệ thống ống PP nước nóng lạnh

ISO 15874 là tiêu chuẩn ISO then chốt quyết định chất lượng và độ an toàn của hệ thống cấp nước nóng lạnh trong công trình. Khác với ống nhựa PVC-U chỉ phù hợp với nước lạnh, ống PP cho phép vận hành ở nhiệt độ lên đến 90°C, đáp ứng hoàn hảo cho hệ thống sưởi ấm và nước nóng sinh hoạt.

1. Phạm vi áp dụng của ISO 15874

ISO 15874 quy định toàn diện về hệ thống ống PolyPropylene (PP) dùng cho lắp đặt nước nóng và lạnh trong công trình. Tiêu chuẩn 15874 2 tập trung vào ống nhựa PP, trong khi 15874 3 quy định về phụ kiện ống nhựa PP.

Điều quan trọng nhất chúng tôi muốn nhấn mạnh: Tiêu chuẩn này phân loại theo các cấp ứng dụng (application classes) từ Class 1 đến Class 5, mỗi cấp tương ứng với nhiệt độ thiết kế tối đa và áp suất thiết kế khác nhau.

• Class 1 và Class 2 thiết kế cho nhiệt độ tối đa 80°C, phù hợp với hệ thống nước nóng sinh hoạt và sưởi ấm sàn.
• Class 4 dùng cho hệ thống sưởi ấm nhiệt độ thấp với T_max 70°C.
• Đặc biệt, Class 5 cho phép nhiệt độ lên đến 90°C, đáp ứng các hệ thống sưởi ấm công suất cao.

Áp suất thiết kế dao động từ 4 bar đến 10 bar tùy theo cấp ứng dụng. Chúng tôi thường gặp nhiều trường hợp chọn sai cấp ứng dụng, dẫn đến hệ thống không chịu được điều kiện vận hành thực tế.

Tiêu chuẩn EN ISO 15874 bao gồm nhiều phần:

• Part 1 quy định chung
• Part 2 về ống
• Part 3 về phụ kiện
• Part 5 về tính phù hợp của hệ thống, và
• Part 7 hướng dẫn đánh giá sự phù hợp.

Việc hiểu rõ cấu trúc này giúp bạn áp dụng đúng yêu cầu cho từng thành phần trong hệ thống.

2. Bốn loại PP và cách phân biệt theo ISO 15874

Vật liệu là yếu tố quyết định hiệu suất dài hạn của hệ thống ống PP. ISO 15874 quy định bốn loại polypropylene chính:

• PP H (PolyPropylene Homopolymer)
• PP B (PolyPropylene Bblock copolymer)
• PP R (PolyPropylene Random copolymer) – Chính là nhựa PPR thường dùng trong dân dụng
• PP RCT (PolyPropylene Random Copolymer with modified crystallinity structure).

Mỗi loại có đặc tính cơ học và khả năng chịu nhiệt khác nhau.

• PP-H có độ bền cơ học cao nhất với ứng suất thủy tĩnh 21 MPa tại 20°C trong 1 giờ, nhưng khả năng chịu nhiệt thấp hơn với chỉ 3,6 MPa tại 95°C trong 1000 giờ.
• PP-B có độ bền cơ học thấp nhất (16 MPa tại 20°C) nhưng đàn hồi tốt.
• PP-R cân bằng giữa độ bền và khả năng chịu nhiệt với 16 MPa tại 20°C và 3,5 MPa tại 95°C, là lựa chọn phổ biến nhất cho hệ thống nước nóng lạnh.
• Đặc biệt, PP-RCT là thế hệ mới nhất với cấu trúc tinh thể được cải tiến, cho phép ứng suất thiết kế cao hơn ở nhiệt độ cao. Ứng suất thiết kế của PP-RCT cho Class 5 (90°C) là 2,92 MPa, cao hơn đáng kể so với PP-R (1,89 MPa) và PP-B (1,19 MPa). Từ kinh nghiệm, tôi khuyên sử dụng PP-R hoặc PP-RCT cho hệ thống nước nóng, PP-B cho hệ thống yêu cầu độ đàn hồi cao.

Giá trị MRS (Minimum Required Strength) phải được xác định qua thử nghiệm dài hạn theo ISO 9080. Độ ổn định nhiệt phải được kiểm tra qua thử nghiệm áp lực thủy tĩnh tại 110°C trong 8760 giờ. Luôn yêu cầu chứng nhận MRS từ nhà sản xuất nguyên liệu trước khi chấp nhận vật liệu.

3. Ngoại quan và độ che khuất của ống và phụ kiện PP

Trong tiêu chuẩn ISO 15874, các yêu cầu về ngoại quan và độ che khuất ánh sáng đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo tính toàn vẹn, độ bền và khả năng vệ sinh của hệ thống ống PP trong quá trình sử dụng.

3.1 Ngoại quan của ống PP

Ngoại quan ống phản ánh trực tiếp chất lượng sản xuất, do đó ISO 15874 2 quy định

• Khi quan sát bằng mắt thường, bề mặt trong và ngoài phải nhẵn, sạch, không có vết trầy xước, lỗ rỗng hay khuyết tật bề mặt.
• Vật liệu không chứa tạp chất nhìn thấy được.
• Hai đầu ống phải được cắt vuông góc với trục ống.

Những chi tiết này tuy đơn giản nhưng phản ánh quy trình sản xuất có kiểm soát chặt chẽ.

3.2 Đối với phụ kiện

ISO 15874 3 yêu cầu mỗi đầu phụ kiện phải vuông góc với trục của nó.

• Màu sắc được phép có sự biến đổi nhẹ, nhưng phải đồng nhất trong cùng một lô sản xuất
• Độ che khuất ánh sáng là yêu cầu quan trọng: Ống và phụ kiện được khai báo là không trong suốt phải không truyền quá 0,2% ánh sáng nhìn thấy khi đo theo ISO 7686. Yêu cầu này ngăn ngừa sự phát triển của tảo và vi sinh vật trong đường ống.

4. Đặc tính hình học theo tiêu chuẩn ISO 15874

Đặc tính hình học quyết định khả năng lắp ghép và độ kín của mối nối và kích thước chính xác cho kết nối hoàn hảo

• Đường kính danh nghĩa (d_n) của phụ kiện phải tương ứng với đường kính ngoài danh nghĩa của ống từ 12mm ~ 160mm.
• Góc của phụ kiện không thẳng ưu tiên là 45° và 90°.
• Ren dùng cho mối nối phải tuân thủ EN 10226 1, ren dùng làm ren xiết (như đai ốc liên kết) phải tuân thủ ISO 228 1.

Với phụ kiện hàn nhiệt (socket fusion fittings) theo 15874 3, kích thước ổ cắm được quy định chi tiết. Phụ kiện được phân thành hai loại:

• Type A dùng với ống không cần gia công bề mặt ngoài
• Type B cần gia công bề mặt ngoài ống theo hướng dẫn nhà sản xuất.

Đường kính trong trung bình của ổ cắm (D1 và D2), chiều dài ổ cắm tối thiểu (L1,min) và độ sâu lắp vào (L2,min) được quy định cụ thể cho từng đường kính.

• Ví dụ, với ống d_n 32mm Type A:
• • D1 từ 31,1 đến 31,5mm,
  • D2 từ 30,9 đến 31,3mm,
  • L1,min là 18,0mm,
  • L2,min là 14,5mm.
  • Dung sai độ ô van tối đa là 0,5mm.

Với phụ kiện hàn điện (electrofusion fittings), đường kính trong tối thiểu vùng hàn (D1,min), chiều dài danh nghĩa vùng hàn (L2,min) và độ sâu lắp vào (L1) được quy định riêng. Tôi khuyên luôn kiểm tra kích thước này trước khi lắp đặt để đảm bảo tương thích.

5. Đặc tính cơ học theo ISO 15874

Đặc tính cơ học là trái tim của độ tin cậy hệ thống, quyết định đến khả năng chịu áp lực theo từng cấp ứng dụng. Khi thử nghiệm theo ISO 1167 1, ISO 1167 3 và ISO 1167 4, phụ kiện phải chịu được áp lực thử P_F mà không nổ hoặc rò rỉ trong thời gian thử nghiệm. Áp lực thử P_F được tính dựa trên ứng suất thủy tĩnh của vật liệu phụ kiện (σ_F), ứng suất thiết kế (σ_DF) và áp suất thiết kế (p_D).

• Với PP-R Class 2 (80°C, 10 bar), phụ kiện phải chịu áp lực 75,6 bar tại 20°C trong 1 giờ và 16,5 bar tại 95°C trong 1000 giờ.
• Với PP-RCT Class 5 (90°C, 10 bar), yêu cầu là 51,3 bar tại 20°C trong 1 giờ và 12,9 bar tại 95°C trong 1000 giờ.

Các con số này cao hơn nhiều so với áp suất vận hành, tạo hệ số an toàn đủ lớn. Điều quan trọng:

• Nếu vật liệu phụ kiện khác với vật liệu ống, bạn phải xác định σ_LPL-values qua thử nghiệm theo ISO 9080 để tính toán áp lực thử chính xác.
• Phụ kiện làm từ vật liệu nhựa khác PP cũng phải tuân thủ yêu cầu này.
• Đừng bao giờ sử dụng phụ kiện không có chứng nhận thử nghiệm áp lực đầy đủ.

6. Đặc tính vật lý và hóa học theo ISO 15874

Chỉ số dòng chảy nóng chảy (MFR – Melt Flow Rate) là thông số quan trọng đánh giá sự thay đổi của vật liệu trong quá trình ép phun.

• MFR của hợp chất và phụ kiện ép phun từ cùng mẻ vật liệu phải được xác định theo ISO 1133-1.
• Với PP, sử dụng điều kiện 230°C/2,16 kg và chênh lệch giữa MFR của sản phẩm ép phun và MFR của hợp chất ban đầu không được vượt quá 30%.

Chênh lệch MFR lớn hơn 30% cảnh báo về nhiệt độ gia công không phù hợp hoặc thời gian lưu trong máy ép quá dài, gây phân hủy vật liệu. Điều này dẫn đến giảm độ bền cơ học và tuổi thọ của phụ kiện.

7. Phụ kiện cơ khí và vật liệu kim loại theo ISO 15874

ISO 15874 3 quy định bốn loại phụ kiện chính để kết nối các ống PP với nhau

• Phụ kiện hàn nhiệt (socket fusion)
• Phụ kiện hàn điện (electrofusion)
• Phụ kiện cơ khí (mechanical) và phụ kiện có chèn kim loại. Phụ kiện cơ khí bao gồm: phụ kiện kẹp (compression fitting) tạo mối nối bằng nén vòng hoặc ống lót lên thành ngoài ống; phụ kiện đầu bóp (crimped fitting) nối bằng bóp ép phụ kiện hoặc vòng lên ống bằng dụng cụ đặc biệt; phụ kiện mặt bích (flanged fitting) nối bằng hai mặt bích ép vào nhau với đệm đàn hồi
• Phụ kiện mặt phẳng (flat seat union fitting) nối bằng hai thành phần ép vào nhau qua đai ốc với đệm đàn hồi.

Vật liệu kim loại cho phụ kiện dùng với hệ thống PP phải tuân thủ EN 1254-3 (đồng và hợp kim đồng) hoặc EN 10088-1 (thép không gỉ). Phần tử đệm kín phải tuân thủ EN 681-1 (cao su lưu hóa) hoặc EN 681-2 (chất đàn hồi nhiệt dẻo). Phần tử đệm kín không được gây ảnh hưởng bất lợi đến tính chất của ống hoặc phụ kiện và không được làm hỏng mối nối theo ISO 15874-5. Tôi khuyên chỉ sử dụng phụ kiện cơ khí từ các nhà sản xuất có uy tín được chứng nhận.

8. Truy xuất nguồn gốc và đảm bảo chất lượng theo yêu cầu ghi nhãn

Ghi nhãn đầy đủ và chính xác là chìa khóa cho truy xuất nguồn gốc và xác định đúng thông số kỹ thuật. Theo EN ISO 15874, các yếu tố ghi nhãn phải được in hoặc định hình trực tiếp lên phụ kiện sao cho sau khi lưu kho, vận chuyển và lắp đặt, tính dễ đọc vẫn được duy trì. Ghi nhãn không được gây nứt hoặc khuyết tật ảnh hưởng bất lợi đến hiệu suất.

• Ghi nhãn tối thiểu bắt buộc bao gồm:
• Số hiệu tiêu chuẩn (ISO 15874)
• Tên hoặc nhãn hiệu nhà sản xuất
• Đường kính danh nghĩa (dn)
• Chiều dày thành danh nghĩa của ống tương ứng (chỉ với phụ kiện kẹp hoặc bóp ép)
• Mã nhận dạng vật liệu (chỉ với phụ kiện hàn)
• Cấp ứng dụng kết hợp với áp suất thiết kế (ví dụ Class 1/10 bar), độ che khuất (nếu nhà sản xuất khai báo) và thông tin truy xuất nguồn gốc.

Thông tin truy xuất bao gồm: thời gian sản xuất (năm và tháng, bằng số hoặc mã), tên hoặc mã địa điểm sản xuất nếu nhà sản xuất có nhiều địa điểm. Với phụ kiện hàn nhiệt, loại A hoặc B phải được ghi trên bao bì. Nếu in màu, màu của thông tin in phải khác với màu cơ bản của phụ kiện. Kích thước ghi nhãn phải đọc được mà không cần kính lúp. Đừng chấp nhận phụ kiện có ghi nhãn không đầy đủ hoặc khó đọc.

9. Lời khuyên

ISO 15874 không chỉ là tập hợp yêu cầu kỹ thuật mà là kết quả của nghiên cứu sâu rộng về hành vi của PP ở nhiệt độ cao và áp lực thay đổi. Tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn 15874 2 cho ống và 15874 3 cho phụ kiện đảm bảo hệ thống nước nóng lạnh an toàn, bền vững và hiệu quả.

• Luôn yêu cầu chứng nhận phù hợp ISO 15874 từ nhà sản xuất
• Kiểm tra kỹ thông số kỹ thuật và làm việc với nhà cung cấp uy tín được chứng nhận bởi tổ chức độc lập
• Chi phí cao hơn cho sản phẩm đạt chuẩn giúp tiết kiệm hàng chục lần chi phí sửa chữa và thay thế trong tương lai
• Chất lượng là khoản đầu tư thông minh cho sự bền vững lâu dài của hệ thống.

Ống nhựa PPR của Dekko là một trong những đơn vị tiên phong áp dụng tiêu chuẩn này trong sản xuất