Znane powiedzenie mówi, że nie wszystko złoto co się świeci, ale wszak w instalacjach HVAC, jeśli chodzi o materiały z grupy metali, złota się nie stosuje. Stosuje się mosiądz, stal (różnego rodzaju), żeliwo, aluminium, miedź, cynk, nikiel, chrom – choć akurat te trzy ostatnie metale nie są zbyt szczęśliwym wyborem z punktu widzenia higienicznego, a przede wszystkim jakości wody, jeśli ma być ona zdatna do picia.

Oprócz metali stosuje się różnego rodzaju tworzywa sztuczne. Ale czy to wszystko? No właśnie – nie. Większość z nas wie, że mosiądz ma charakterystyczny, złotawo-żółty kolor, a gdy się go oszlifuje, to i wręcz „świecić” jak złoto potrafi . Zapewne są też tacy czytelnicy którzy wiedzą, że jest też inny materiał, który ma trochę podobny kolor, aczkolwiek bardziej szlachetny, bo nieco egzotyczny, czerwonawo-brązowy – jest to brąz. Ale że brąz w instalacjach HVAC i że wyroby do nich mogą być robione z brązu? A dlaczego nie? Bo brąz kojarzy się raczej ze starożytnością i wczesnym etapem rozwoju naszej cywilizacji? To, że to mosiądz jest obecnie najbardziej rozpowszechnionym materiałem konstrukcyjnym na np. armaturę do instalacji HVAC, wcale nie oznacza, że wynika to z postępu technologicznego i zastąpienia gorszego materiału – w założeniu brązu, lepszym materiałem – w założeniu mosiądzem. Te same elementy można wykonywać właśnie z brązu. A czemu się tego powszechnie nie robi i czemu jednak czasem się robi oraz jakie są między tymi dwoma materiałami różnice z punktu widzenia takiego ich zastosowania – o tym w niniejszym, krótkim artykule.

Mosiądz i brąz – czym są i czym się od siebie różnią?
Wcześniej wymieniłem metale, jakie najczęściej używane są na elementy konstrukcje w instalacjach HVAC. O ile np. aluminium, miedź, cynk, nikiel i ołów faktycznie są metalami, o tyle żeliwo, stal, mosiądz i brąz metalami nie są – są stopami. Stopami metali z innymi substancjami, którymi mogą być metale lub nie. Na marginesie wspominając – aluminium (glin) w instalacjach też „solo” spotykane nie jest, lecz także stosowane jest jako mieszanka stopowa.

Mosiądz i brąz mają podobną bazę stopową, bo oba są stopami miedzi – mosiądz jest stopem miedzi z (głównie) cynkiem, a brąz jest stopem miedzi z (głównie) cyną. Oczywiście oba stopy mogą mieć, i w praktyce zwykle mają, także dodatkowe substancje stopowe, kształtujące ich właściwości – odlewnicze, mechaniczne i chemiczne. Brąz, w porównaniu do mosiądzu, charakteryzuje się większą wytrzymałością mechaniczną, temperaturową i odpornością na korozję, a więc tym samym większą odpornością chemiczną. Mosiądz, w porównaniu z brązem, wyróżnia się dobrą plastycznością i ma lepsze właściwości obróbcze – łatwiej go odlewać, kuć, frezować, wiercić, ciąć itd. Jest więc tańszy w obróbce. Ponadto jest także tańszy w zakupie jako surowiec. Właśnie te względy sprawiają, że jest powszechnie stosowany jako materiał konstrukcyjny np. na armaturę w instalacjach HVAC – finalny koszt produkcji wyrobu jest niższy. Jednak tam, gdzie wymagania w zakresie wytrzymałości mechanicznej i chemicznej są wyższe, brąz zyskuje przewagę nad mosiądzem. A gdzie takie są? Czy w instalacjach HVAC? I tak i nie, bo to zależy, jak zwykle. Jednak dodatkowym czynnikiem, który warto tu brać pod uwagę, jest czas pracy. Nawet więc, jeśli dane środowisko jest umiarkowane pod względem warunków pracy dla danego urządzenia, to długi czas ich występowania robi swoje – zatem też w biegu na długim dystansie brąz zgarnia złoto, mówiąc półżartem i nawiązując do pierwszych zdań tego artykułu. W zależności od zastosowania pewne inne różnice między brązem a mosiądzem również mogą mieć znaczenie – np. brąz ma mniejszą przewodność cieplną i elektryczną niż mosiądz, więc gorzej sprawdza się w równego rodzaju wymiennikach ciepła, wtykach i złączach eklektycznych itd. Jest to oczywiście ujęcie ogólne, bo rodzajów brązu i mosiądzu jest tyle, że oczywiście można do porównania wybrać warianty, w których cechy i przewagi obu stopów nad sobą będą odwrotne do omówionych. Ale chodzi oczywiście o cechy typowe i uśrednione w całej gamie rodzajów stopów, gdzie powyższe zasady obowiązują.

A co z „czystą” miedzią? Czy nie można z niej wykonywać elementów instalacji HVAC? Ano można i robi się to (aczkolwiek taką w 100% czystą miedzią ona nie jest). Są wszak zawory do lutowania, wykonane właśnie z (odpowiedniej) miedzi, są rury miedziane, które z uwagi na łatwość wytwarzania, w porównaniu do wytwarzania tych elementów z jej stopów, są dość popularne. Ale jednak, po pierwsze, miedź ma gorsze właściwości mechaniczne i chemiczne (znacznie słabsza, bardziej podatna na korozję), a po drugie jest droższa. Ponadto miedź, jako materiał bardziej "szlachetny" niż mosiądz i brąz, ma też wyższy tzw. potencjał elektrochemiczny i w związku z tym stwarza większe zagrożenie powstawania tzw. korozji elektrochemicznej i korozji galwanicznej w połączeniu np. z elementami aluminiowymi. Szczegółowo opisałem to w artykule [6]. Oprócz mosiądzu i brązu wyróżnia się też inne materiały stopowe miedzi, jak miedzionikle, spiże i inne. Ale te akurat w zastosowaniach HVAC są rzadkością.

Mosiądz i brąz – wymagania higieniczne
Wymagania higieniczne stawiane elementom w instalacjach HVAC należy traktować jako brak szkodliwego wpływu dla zdrowia człowieka. Formalnie musi to być potwierdzone stosownym dopuszczeniem, na przykład atestem higienicznym. W Polsce dokument taki wydaje Państwowy Zakład Higieny – Państwowy Instytut Badawczy (PZH-PIB). Bardziej szczegółowo pisałem o tym w artykule [7]. Czy każdy rodzaj brązu i każdy rodzaj mosiądzu można stosować na wyroby, które mają być przeznaczone do przesyłania wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi? Nie. Ale to, które można, to już zależy od przepisów lokalnych danego państwa. W Polsce o takim przeznaczanie decyduje posiadanie na dany produkt wspomnianego dopuszczenia i Polska, jako kraj członkowski UE, przedkłada tutaj przepisy przyjmowane na szczeblu unijnym. I tak oto od kilku lat jednym z głównych czynników decydujących o tym, czy np. dany stop i metal może być stosowany do takich zastosowań, jest tzw. lista 4MS i nowe zapisy tzw. dyrektywy wodnej [4, 5]. O ile wymagania tego pierwszego dokumentu już od kilku lat, w praktyce, były w mocy, o tyle skutki pojawiania się tego drugiego dokumentu zaczęły wywoływać znaczące zmiany w procesie wydawania atestów higienicznych przez PZH-PIB w roku 2024. Mówiąc najkrócej – teraz jest oczywiście trudniej i drożej. Inicjatywa 4MS została stworzona w 2011 roku przez cztery państwa (4 member states stąd skrót "4MS") członkowskie UE: Francję, Niemcy, Holandię oraz (wówczas członka UE) Wielką Brytanię i powstała w odpowiedzi na potrzebę harmonizacji standardów dotyczących materiałów używanych w kontaktach z wodą pitną. Lista 4MS jest ciągle aktualizowana i do dnia dzisiejszego było już ponad 20 jej zmian. Na liście tej, obecnie nazywającej się 4MSI [2] i zrzeszającej dodatkowo (od roku 2018) Danię, znajdują się właśnie m.in. stopy miedzi, w tym mosiądze i brązy. Tym materiałom (jeśli chodzi o materiały metaliczne, bo są również osobne listy dotyczące materiałów organicznych i ceramicznych) poświęcona jest szczególna uwaga z powodu powszechności ich stosowania w instalacjach HVAC, w tym w instalacjach wody pitnej. Chodzi właśnie o to, że są na niej wybrane rodzaje mosiądzów i brązów, a ograniczenie dotyczy przede wszystkim zawartości niklu i ołowiu w stopie i możliwości migracji tych metali do wody.

Brąz w ofercie rynkowej wyrobów do instalacji HVAC
Przeczytawszy kilka wcześniejszych zdań można dojść do wniosku, że skoro brąz jest (finalnie) droższy od mosiądzu, to spotkać go w zastosowanych HVAC raczej trudno, pomimo jego przewag – wszak, niestety, najczęściej głównym argumentem życia danego produktu na (tym) rynku jest jego cena. Jest to prawda. Jeśli przejrzymy ofertę dostawców elementów do domowych instalacji HVAC, a konkretnie dostawców zaworów, to trudno będzie „trafić” na brąz, bo niemal wszystkie zawory, u niemal wszystkich dostawców, wykonywane są z mosiądzu, jeśli mowa o stopach miedzi. I, generalnie, mosiądz rządzi wśród wszystkich materiałów metalicznych. Ale – da się jednak na brąz trafić. Tutaj tym rodzynkiem jest firma IMI (dawniej IMI Hydronic Engineering), będące właścicielem znanych i cenionych marek, jak Heimeier, TA (Tour and Anderson) i Pneumatex. I to jest też powód napisania przeze mnie niniejszego artykułu, a konkretnie – e-mail od jednego z czytelników, który napisał do mnie z pytaniami w tym temacie, właśnie w kontekście zaworów termostatycznych marki Heimeier i jego zaskoczenia faktem stosowania w nich brązu, zamiast powszechnie stosowanego, przez inne firmy, mosiądzu. Uspokajam więc – tak, brąz jest dobrym materiałem, lepszym nawet, niż mosiądz. Jednak na pytanie, co wybrać – czy produkt wspomnianej firmy, czy produkt innej firmy, który jest znacznie tańszy – już nie odpowiem. Bo to temat na zupełnie inne dywagacje, które – nota bene – znaleźć można w innym moim artykule [3].

Materiały źródłowe:
[1] Danielak M.: Najczęstsze źródła hałasu w instalacjach HVAC, Polski Instalator, 1/2017 (257), str.: 36-37,
[2] 4MSI Joint Management Committee: Acceptance of metallic materials used for products in contact with drinking water, 4MSI Common Approach. 21st Revision, 27 November 2024
[3] Muniak D.: Europejska jakość i chiński mit – a może na odwrót? Polski Instalator, 6/2024 (319), str.: 27-31. Wersja on-line: https://www.polskiinstalator.com.pl/artykuly/prawoi-finanse/3343-europejska-jako%C5%9B%C4%87-i-chi%C5%84ski-mit-%E2%80%93-a-mo-%C5%BCe-na-odwr%C3%B3t].
[4] Muniak D.: Uzdatnianie wody pitnej – dobór rozwiązań. Polski Instalator, 9/2023 (313), str.: 36-41. Wersja on-line: https://www.polskiinstalator.com.pl/artykuly/instalacje-sanitarne/3242-uzdatnianie-wodypitnej-%E2%80%93-dob%C3%B3r-rozwi%C4%85za%C5%84 
[5] Muniak D.: Wymagania higieniczne dla urządzeń HVAC – przepisy i normy. Polski Instalator, 4-5/2021 (294), str.: 16-20. Wersja on-line: https://www.polskiinstalator.com.pl/artykuly/instalacje-sanitarne/3023-wymagania-higieniczne-dla-urz%C4%85dze%C5%84-hvac 
[6] Muniak D.: Grzejniki aluminiowe – fakty i mity. Cz. 5. Aluminiowe grzejniki członowe w instalacjach z rur miedzianych – mity. Polski Instalator, 9-10/2018 (273), str.: 17-19. Wersja on-line: https://www.polskiinstalator.com.pl/artykuly/instalacje-grzewcze/3286-grzejnikialuminiowe-%E2%80%93-fakty-i-mity-cz-5-aluminiowe-grzejnikicz%C5%82onowe-w-instalacjach-z-rur-miedzianych-%E2%80%93-mity-2  
[7] Muniak D.: Wymagania higieniczne dla urządzeń HVAC – przepisy i normy. Polski Instalator, 4-5/2021 (294), str.: 16-20. Wersja on-line: https://www.polskiinstalator.com.pl/artykuly/instalacje-sanitarne/3023-wymagania-higieniczne-dla-urz%C4%85dze%C5%84-hvac