Chọn ống nhựa theo áp suất cần ba con số: áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống, nhiệt độ lưu chất và vật liệu ống. PN là áp suất danh định của ống khi dẫn nước ở 20 °C; SDR là tỷ số giữa đường kính ngoài và độ dày thành ống. Với cùng một vật liệu, SDR càng nhỏ thì thành ống càng dày và PN càng cao. Nhưng cùng một SDR, ống PE100, PP-R và uPVC lại có PN khác nhau, và khi nhiệt độ tăng thì áp suất cho phép giảm rất nhanh. Bài này giải thích cách đọc PN, SDR, cách tính áp suất cho phép và quy trình chọn cấp áp cho từng loại ống. Nếu bạn mới tìm hiểu các dòng ống, hãy xem trước bài tổng hợp về ống nhựa.
PN là gì và không phải là gì
Theo tài liệu Planning Fundamentals của GF Piping Systems, với ống nhựa dẫn nước, áp suất danh định PN là áp suất làm việc lớn nhất cho phép (bar) ở 20 °C, trong 50 năm, khi đã tính đến hệ số an toàn tối thiểu. Ba điều cần nhớ:
- PN gắn với 20 °C. Ống PN10 không chịu được 10 bar ở 60 °C. Nhiệt độ càng cao, áp suất cho phép càng thấp.
- PN gắn với nước. Khi dẫn hóa chất, nhà sản xuất có thể yêu cầu nhân thêm hệ số giảm theo mức kháng hóa chất của vật liệu.
- PN là áp suất làm việc liên tục, không phải áp suất vỡ. Đỉnh áp do đóng van nhanh, khởi động bơm (búa nước) phải được tính riêng.
GF khuyến nghị luôn ghi kèm đường kính, độ dày thành và SDR thay vì chỉ ghi PN. Cách đọc từng ký hiệu có trong bài hướng dẫn đọc thông số kỹ thuật in trên thân ống nhựa.
SDR và series S: hai cách nói về độ dày thành ống
SDR (Standard Dimension Ratio) là tỷ số giữa đường kính ngoài d và độ dày thành e:
- SDR = d / e
- S = (d − e) / (2e), và hai đại lượng liên hệ với nhau qua SDR = 2S + 1.
Ví dụ trong tài liệu GF: ống PP đường kính ngoài 110 mm, thành dày 10 mm có S = (110 − 10) / (2 × 10) = 5, tương ứng SDR = 2 × 5 + 1 = 11. Tiêu chuẩn ISO 4065 phân loại ống theo series S; trên thị trường, SDR phổ biến hơn.
Ưu điểm của SDR là không phụ thuộc kích thước: ống cùng vật liệu, cùng SDR có cùng khả năng chịu áp. Ống SDR11 phi 110 thành khoảng 10 mm, phi 32 chỉ khoảng 2,9 mm nhưng chịu áp như nhau.
Điều này khác với hệ Schedule (SCH40, SCH80) của Mỹ, nơi độ dày thành được quy định theo từng cỡ danh nghĩa nên khả năng chịu áp thay đổi theo kích thước. Sự khác nhau giữa hai cấp SCH được giải thích trong bài phân biệt tiêu chuẩn SCH40 và SCH80.
Công thức liên hệ PN và SDR
GF đưa ra công thức tính áp suất danh định từ SDR:
- PN = 20 × σs / (SDR − 1)
- σs = MRS / C
Trong đó MRS (Minimum Required Strength) là độ bền dài hạn tối thiểu của vật liệu (MPa) ở 20 °C sau 50 năm trong nước, C là hệ số thiết kế, σs là ứng suất thiết kế.
| Vật liệu | MRS (MPa) | Ghi chú |
|---|---|---|
| PE80 | 8 | HDPE thế hệ cũ |
| PE100 | 10 | HDPE cấp nước áp lực phổ biến hiện nay |
| PP-R | 8 | Ống PPR nước nóng lạnh |
| PP-H | 10 | Ống PP công nghiệp, hóa chất |
| PVC-U (uPVC) | 25 | Cấp thoát nước, hóa chất nhiệt độ thường |
| PVC-C (cPVC, ống) | 25 | Nước nóng, hóa chất nóng |
| PVDF | 25 | Hóa chất mạnh, nhiệt độ cao |
Nguồn: GF Piping Systems, Planning Fundamentals (09/2026), mục giá trị MRS theo EN ISO 15493, 15494 và 10931.
Ví dụ 1: ống HDPE PE100
GF tính cho PE100 với C = 1,25, nên σs = 10 / 1,25 = 8 MPa. Ống SDR17 có PN = 20 × 8 / (17 − 1) = 10 bar. Làm tương tự cho các SDR khác:
| SDR (PE100) | PN tính theo công thức (bar) |
|---|---|
| 26 | 6,4 |
| 21 | 8,0 |
| 17 | 10,0 |
| 13,6 | 12,7 |
| 11 | 16,0 |
| 9 | 20,0 |
| 7,4 | 25,0 |
Catalogue thường làm tròn theo dãy số chuẩn, ví dụ ghi PN6,3 hoặc PN12,5. Luôn dùng con số in trên catalogue của đúng hãng ống.
Ví dụ 2: ống PP-R
PP-R có MRS thấp hơn (8 MPa). Nếu lấy C = 1,6, một trong các hệ số GF dùng khi lập biểu đồ áp suất cho PP, thì σs = 5 MPa. Khi đó SDR11 cho PN10, SDR7,4 cho khoảng PN16, SDR6 cho PN20 và SDR5 cho PN25. Đây cũng là các cặp SDR–PN thường gặp trên catalogue ống PPR.
Ví dụ 3: ống uPVC
Với PVC-U, GF khuyến nghị hệ số thiết kế 2,5 cho ống, nên σs = 25 / 2,5 = 10 MPa. SDR21 cho PN10, SDR26 cho PN8, SDR17 cho PN12,5, SDR13,6 cho khoảng PN16. Một số dòng ống uPVC hệ mét ghi rõ hệ số này trên tên sản phẩm, ví dụ ống uPVC Dekko hệ mét C 2.5.
Bài học: không suy PN từ SDR khi khác vật liệu
Cùng là SDR11, ống PE100 đạt PN16 nhưng ống PP-R chỉ PN10. Ống uPVC PN10 lại mỏng hơn nhiều (SDR21). Vì vậy khi thay ống của vật liệu này bằng vật liệu khác, hãy so sánh PN và giới hạn nhiệt độ, không so độ dày hay SDR.
Nhiệt độ làm giảm áp suất cho phép như thế nào
Nhựa nhiệt dẻo mất độ bền khi nóng lên. Áp suất cho phép ở nhiệt độ T bằng PN nhân với hệ số giảm (derating factor) tại T, lấy từ bảng hoặc biểu đồ của nhà sản xuất.
Hệ số giảm tham khảo cho PVC, cPVC, PE, PVDF
Bảng dưới trích từ The Engineering ToolBox (dữ liệu cho ống theo tiêu chuẩn Mỹ, công bố năm 2004). Nguồn này tự ghi chú rằng phải luôn tra dữ liệu của nhà sản xuất; ô gạch ngang là vùng vật liệu không nên vận hành lâu dài.
| Nhiệt độ | PVC | cPVC | PE | PVDF |
|---|---|---|---|---|
| 21 °C | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 32 °C | 0,8 | 0,9 | 0,9 | 0,9 |
| 38 °C | 0,6 | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| 49 °C | 0,4 | 0,7 | 0,7 | 0,7 |
| 60 °C | 0,2 | 0,5 | 0,4 | 0,6 |
| 71 °C | – | 0,4 | – | 0,5 |
| 82 °C | – | 0,3 | – | 0,5 |
| 93 °C | – | 0,2 | – | 0,4 |
Đọc bảng: ống PVC định mức 10 bar ở nhiệt độ phòng chỉ còn khoảng 6 bar ở 38 °C và khoảng 2 bar ở 60 °C. Vì thế uPVC chỉ hợp với nước lạnh; khi nước nóng hoặc hóa chất nóng, cần chuyển sang cPVC, PP hoặc PVDF. Với cPVC, hệ số ở 60 °C vẫn còn khoảng 0,5, cao hơn nhiều so với PVC.
Ống PP-R: áp suất cho phép theo nhiệt độ và tuổi thọ
Với PP-R, nhà sản xuất thường công bố bảng áp suất theo cả nhiệt độ lẫn số năm sử dụng. Bảng dưới là giá trị tham khảo hãng FV-Plast (Séc) công bố cho ống PP-R của họ (tính theo ISO DIS 12162):
| Nhiệt độ – tuổi thọ | PN10 (bar) | PN16 (bar) | PN20 (bar) |
|---|---|---|---|
| 20 °C – 50 năm | 15,5 | 24,3 | 30,4 |
| 40 °C – 50 năm | 11,0 | 17,4 | 21,7 |
| 60 °C – 50 năm | 7,8 | 12,2 | 15,3 |
| 70 °C – 25 năm | 6,1 | 9,6 | 12,0 |
| 80 °C – 25 năm | 3,9 | 6,2 | 7,7 |
| 95 °C – 10 năm | 2,7 | 4,2 | 5,2 |
Từ 20 °C lên 70 °C, áp suất cho phép giảm còn khoảng 40%, và ở nhiệt độ cao bảng chỉ cho tuổi thọ ngắn hơn (25 năm ở 70–80 °C, 10 năm ở 95 °C). Đó là lý do đường nước nóng thường dùng PPR PN16 hoặc PN20 dù áp suất nước sinh hoạt chỉ vài bar. Bảng của hãng khác có thể khác; hãy dùng catalogue của đúng dòng ống. Tổng quan về ống dẫn nước nóng có trong bài ống nước chịu nhiệt.
Các yếu tố khác làm giảm áp suất cho phép
Lưu chất là hóa chất
GF ghi rõ biểu đồ áp suất – nhiệt độ của họ áp dụng cho nước và lưu chất tương tự nước. Với hóa chất, phải xét thêm mức kháng hóa chất của vật liệu; có trường hợp vật liệu chịu được nhưng áp suất cho phép phải giảm. Trước khi chọn PN, hãy tra bảng kháng hóa chất của ống uPVC và cPVC hoặc bảng của vật liệu tương ứng.
Búa nước và áp suất đỉnh
Đóng van nhanh, bơm khởi động hoặc dừng đột ngột, bọt khí trong ống đều tạo sóng áp suất có đỉnh vượt xa áp suất làm việc. Khi có các tình huống này, nên chọn cấp áp cao hơn và xử lý nguyên nhân. Cơ chế và cách phòng tránh có trong bài hiện tượng búa nước trong đường ống nhựa.
Ống cỡ lớn và cách lắp
GF khuyến nghị ống và phụ kiện PVC-U từ d315 trở lên chỉ nên vận hành tối đa 6 bar ở 20 °C, vì ống cỡ lớn có thể hơi ô-van làm khe dán keo rộng ra. GF cũng lưu ý công thức tính áp chỉ đúng cho đường ống tự do giãn nở; đoạn ống bị giữ cứng theo phương dọc trục phải kiểm tra thêm, thường dẫn tới phải giảm áp suất tối đa và rút ngắn khoảng cách giá đỡ.
Tính áp suất cho phép từ kích thước thực của ống
Khi biết đường kính ngoài d, độ dày e và ứng suất dài hạn σ ở nhiệt độ làm việc (từ biểu đồ hãng), áp suất cho phép theo GF là:
- p = 20 × e × σ / (C × (d − e))
GF đưa ví dụ: ống PVC-U d110, thành 8,1 mm (cấp PN16), tuổi thọ 25 năm, nhiệt độ lớn nhất 40 °C, ứng suất dài hạn 15,5 N/mm². Với hệ số thiết kế tối thiểu 2,5, áp suất cho phép là 20 × 8,1 × 15,5 / (2,5 × 101,9) ≈ 9,9 bar. Nghĩa là ống PN16 ở 40 °C chỉ nên làm việc khoảng 10 bar.
Quy trình 5 bước chọn cấp áp ống nhựa
- Xác định áp suất làm việc lớn nhất tại điểm thấp nhất của tuyến ống (cộng cột áp tĩnh), không phải áp suất trung bình.
- Xác định nhiệt độ lớn nhất của lưu chất và môi trường, kể cả ống đi ngoài nắng.
- Chọn vật liệu theo nhiệt độ và hóa chất trước, sau đó mới chọn cấp áp.
- Tra bảng áp suất – nhiệt độ của hãng để tìm cấp PN có áp suất cho phép ở nhiệt độ làm việc lớn hơn áp suất ở bước 1.
- Cộng dự phòng cho búa nước và hóa chất, kiểm tra cấp áp của van, phụ kiện, mối nối; cấp áp của cả hệ thống bằng cấp áp của thành phần yếu nhất.
Sau khi lắp đặt, hệ thống cần được thử áp trước khi đưa vào vận hành; tham khảo quy trình test áp lực đường ống nhựa sau khi lắp đặt.
Ví dụ: đường nước nóng 60 °C
Hệ thống nước nóng dùng ống PP-R, áp suất làm việc lớn nhất 4 bar, nhiệt độ 60 °C. Theo bảng FV-Plast, ở 60 °C – 50 năm, ống PN10 cho phép 7,8 bar, PN16 cho phép 12,2 bar. PN10 đủ về lý thuyết, nhưng nếu nước có lúc lên 70–80 °C hoặc có van đóng nhanh thì PN16, PN20 an toàn hơn. Các dòng ống PPR theo cấp áp có tại danh mục ống nhựa PPR.
Ví dụ: đường cấp nước lạnh dùng HDPE
Tuyến ống HDPE PE100 cấp nước lạnh, áp bơm lớn nhất 8 bar. Ống SDR17 (khoảng PN10) chỉ còn dư 2 bar, dễ bị vượt khi có búa nước. Chọn SDR13,6 (khoảng PN12,5) hoặc SDR11 (PN16) cho dự phòng tốt hơn. Đặc điểm vật liệu PE100 xem tại trang ống HDPE PE100.
Câu hỏi thường gặp
PN10 nghĩa là ống chịu được bao nhiêu bar?
PN10 nghĩa là áp suất làm việc lớn nhất cho phép là 10 bar khi dẫn nước ở 20 °C trong tuổi thọ thiết kế. Ở nhiệt độ cao hơn, áp suất cho phép thấp hơn; cần tra bảng giảm áp của nhà sản xuất.
SDR11 là PN bao nhiêu?
Còn tùy vật liệu. Theo công thức PN = 20 × σs / (SDR − 1), SDR11 bằng PN16 với PE100 (σs = 8 MPa) nhưng chỉ PN10 với PP-R (σs = 5 MPa). Luôn đọc PN in trên ống hoặc catalogue.
SDR càng lớn thì ống càng tốt?
Không. SDR lớn là thành mỏng, chịu áp thấp hơn nhưng nhẹ và rẻ hơn; SDR nhỏ là thành dày, chịu áp cao hơn. Chọn SDR theo áp suất và nhiệt độ làm việc.
Ống uPVC có dùng cho nước nóng được không?
Không nên. Theo bảng hệ số giảm tham khảo, ống PVC chỉ còn khoảng 60% khả năng chịu áp ở 38 °C và khoảng 20% ở 60 °C. Với nước nóng, dùng PP-R, cPVC hoặc vật liệu phù hợp hơn.
Ống PPR nước nóng nên chọn PN mấy?
Phụ thuộc nhiệt độ, áp suất và tuổi thọ mong muốn. Theo bảng tham khảo của FV-Plast, ở 70 °C và 25 năm, ống PN10 chỉ còn khoảng 6 bar, PN20 còn khoảng 12 bar. Vì vậy đường nước nóng thường dùng PN16 hoặc PN20.
Tư vấn chọn cấp áp ống nhựa tại V-ON
V-ON cung cấp ống PPR nhiều cấp áp, ống HDPE, ống uPVC và cPVC cùng van, phụ kiện nhựa đồng bộ. Để được kiểm tra cấp áp phù hợp, vui lòng gửi vật liệu ống mong muốn, đường kính, áp suất làm việc lớn nhất, nhiệt độ lớn nhất, lưu chất, môi trường lắp (trong nhà, ngoài trời, chôn ngầm) và số lượng. Thông số chi tiết từng dòng ống xem trên trang sản phẩm hoặc hỏi V-ON.
- Hotline/Zalo: 0346.223.238
- Email: vanongnhua.com@gmail.com
Tài liệu tham khảo
- GF Piping Systems, Planning Fundamentals – Design and Installation (09/2026): định nghĩa PN, công thức SDR, series S, MRS, hệ số thiết kế, ví dụ PE100 và PVC-U, khuyến nghị ống PVC-U cỡ lớn.
- The Engineering ToolBox, Thermoplastic Pipes – Strength Derating vs. Temperature: hệ số giảm áp theo nhiệt độ của PVC, cPVC, PE, PVDF.
- FV-Plast, Pressure line PN 10: bảng áp suất làm việc cho phép của ống PP-R PN10, PN16, PN20 theo nhiệt độ và tuổi thọ.
