5.2. Дренаж тепловых сетей
При подземной прокладке теплопроводов во избежание проникновения воды к тепловой изоляции предусматривают искусственное понижение уровня грунтовых вод. Для этой цели совместно с теплопроводами прокладывают дренажные трубопроводы ниже основания канала на 200 мм. Дренажное устройство состоит из дренажной трубы и фильтрационного материала обсыпки из песка и гравия. В зависимости от условий работы применяют различные дренажные трубы: для безнапорных дренажей - раструбные керамические, бетонные и асбестоцементные, для напорных - стальные и чугунные диаметром не менее 150 мм.
На поворотах и при перепадах заложений труб устраивают смотровые колодцы по типу канализационных. На прямолинейных участках такие колодцы предусматривают не менее чем через 50 м. Если отвод дренажной воды в водоемы, овраги или в канализацию самотеком невозможен, строят насосные станции, которые размещают вблизи колодцев на глубине, зависящей от отметки дренажных труб. Насосные станции строят, как правило, из железобетонных колец диаметром 3 м. Станция имеет два отсека - машинный зал и резервуар для приема дренажной воды.
5.3. Сооружения на тепловых сетях
Теплофикационные камеры предназначены для обслуживания оборудования, установленного на тепловых сетях при подземной прокладке. Размеры камеры определяются диаметром трубопроводов тепловой сети и габаритами оборудования. В камерах устанавливают запорную арматуру, сальниковые и дренажные устройства и др. Ширину проходов принимают не менее 600 мм, а высоту - не менее 2 м.
Теплофикационные камеры - сложные и дорогостоящие подземные сооружения, поэтому их предусматривают только в местах установки запорной арматуры и сальниковых компенсаторов. Минимальное расстояние от поверхности земли до верха перекрытия камеры принимают равным 300 мм.
В настоящее время широко применяются теплофикационные камеры из сборного железобетона. В некоторых местах камеры выполняют из кирпича или монолитного железобетона.
На теплопроводах диаметром 500 мм и выше применяют задвижки с электроприводом, имеющие высокий шпиндель, поэтому над заглубленной частью камеры сооружают надземный павильон высотой около 3 м.
Опоры. Для обеспечения организованного совместного перемещения трубы и изоляции при тепловых удлинениях применяют подвижные и неподвижные опоры.
Неподвижные опоры, предназначенные для закрепления трубопроводов тепловых сетей в характерных точках, используют при всех способах прокладки. Характерными точками на трассе тепловой сети принято считать места ответвлений, места установки задвижек, сальниковых компенсаторов, грязевиков и места установки неподвижных опор. Наибольшее распространение получили щитовые опоры, которые применяют как при бесканальной прокладке, так и при прокладке трубопроводов тепловых сетей в непроходных каналах.
Расстояния между неподвижными опорами определяют обычно расчетом труб на прочность у неподвижной опоры и в зависимости от величины компенсирующей способности принятых компенсаторов.
Подвижные опоры устанавливают при канальной и бесканальной прокладке трубопроводов тепловой сети. Существуют следующие типы различных конструкций подвижных опор: скользящие, катковые и подвесные. Скользящие опоры применяют при всех способах прокладки, кроме бесканальной. Катковые используют при надземной прокладке по стенам зданий, а также в коллекторах, на кронштейнах. Подвесные опоры устанавливают при надземной прокладке. В местах возможных вертикальных перемещений трубопровода используют пружинные опоры.
Расстояние между подвижными опорами принимают исходя из прогиба трубопроводов, который зависит от диаметра и толщины стенки труб: чем меньше диаметр трубы, тем меньше расстояние между опорами. При прокладке в каналах трубопроводов диаметром 25-900 мм расстояние между подвижными опорами принимается соответственно 1,7-15 м. При надземной прокладке, где допускается несколько больший прогиб труб, расстояние между опорами для тех же диаметров труб увеличивают до 2-20 м.
Компенсаторы применяют для снятия температурных напряжений, возникающих в трубопроводах при удлинении. Они могут быть гибкими П-образными или омега-образными, шарнирными или сальниковыми (осевыми). Кроме того, используют имеющиеся на трассе повороты трубопроводов под углом 90-120°, которые работают как компенсаторы (самокомпенсация). Установка компенсаторов сопряжена с дополнительными капитальными и эксплуатационными затратами. Минимальные затраты получаются при наличии участков самокомпенсации и применении гибких компенсаторов. При разработке проектов тепловых сетей принимают минимальное число осевых компенсаторов, максимально используя естественную компенсацию теплопроводов. Выбор типа компенсатора определяется конкретными условиями прокладки трубопроводов тепловых сетей, их диаметром и параметрами теплоносителя.
194
195
Противокоррозионное покрытие трубопроводов. Для защиты теплопроводов от наружной коррозии, вызываемой электрохимическими и химическими процессами под воздействием окружающей среды, применяют противокоррозионные покрытия. Высоким качеством обладают покрытия, выполненные в заводских условиях. Тип противокоррозионного покрытия зависит от температуры теплоносителя: битумная грунтовка, несколько слоев изола по изольной мастике, оберточная бумага или шпатлевка и эпоксидная эмаль.
Тепловая изоляция. Для тепловой изоляции трубопроводов тепловых сетей используют различные материалы: минеральную вату, пенобетон, армо-пенобетон, газобетон, перлит, асбестоцемент, совелит, керамзитобетон и др. При канальной прокладке широко применяют подвесную изоляцию из минеральной ваты, при бесканальной - из автоклавного армопенобетона, асфаль-тоизола, битумоперлита и пеностекла, а иногда и засыпную изоляцию.
Тепловая изоляция состоит, как правило, из трех слоев: теплоизоляционного, покровного и отделочного. Покровный слой предназначен для защиты изоляции от механических повреждений и попадания влаги, т. е. для сохранения теплотехнических свойств. Для устройства покровного слоя используют материалы, обладающие необходимой прочностью и влагоне-проницаемостью: толь, пергамин, стеклоткань, фольгоизол, листовую сталь и дюралюминий.
В качестве покровного слоя при бесканальной прокладке теплопроводов в умеренно влажных песчаных грунтах применяют усиленную гидроизоляцию и асбестоцементную штукатурку по каркасу из проволочной сетки; при канальной прокладке - асбестоцементную штукатурку по каркасу из проволочной сетки; при надземной прокладке - асбестоцементные полуцилиндры, кожух из тонколистовой стали, оцинкованную или окрашенную алюминиевую краску.
Подвесная изоляция представляет собой цилиндрическую оболочку на поверхности трубы, изготовленную из минеральной ваты, формованных изделий (плит, скорлуп и сегментов) и автоклавного пенобетона.
Толщину слоя тепловой изоляции принимают согласно расчету. В качестве расчетной температуры теплоносителя принимают максимальную, если она не изменяется в течение рабочего периода сети (например, в паровых и конденсатных сетях и трубах горячего водоснабжения), и среднюю за год, если температура теплоносителя изменяется (например, в водяных сетях). Температуру окружающей среды в коллекторах принимают +40°С, грунта на оси труб - среднюю за год, температуру наружного воздуха при надземной прокладке - среднюю за год. В соответствии с нормами проектирования тепловых сетей предельная толщина тепловой изоляции принимается исходя из способа прокладки:
при надземной прокладке и в коллекторах при диаметре труб 25-1400 мм толщина изоляции 70-200 мм;
в каналах для паровых сетей - 70-200 мм;
для водяных сетей - 60-120 мм.
196
Арматуру, фланцевые соединения и другие фасонные части тепловых сетей, так же, как и трубопроводы, покрывают слоем изоляции толщиной, равной 80% толщины изоляции трубы.
При бесканальной прокладке теплопроводов в грунтах с повышенной коррозионной активностью возникает опасность коррозии труб от блуждающих токов. Для защиты от электрокоррозии предусматривают мероприятия, исключающие проникание блуждающих токов к металлическим трубам, либо устраивают так называемый электрический дренаж или катодную защиту (станции катодной защиты).
Завод информационных технологий «ЛИТ» в г. Переславль-Залесский выпускает гибкие теплоизоляционные изделия из вспененного полиэтилена с закрытой поровой структурой «Энергофлекс». Они экологически безопасны, так как изготавливаются без применения хлорфторуглеродов (фреона). В процессе эксплуатации и при переработке материал не выделяет в окружающую среду токсичных веществ и не оказывает вредных воздействий на организм человека при непосредственном контакте. Работа с ним не требует специальных инструментов и повышенных мер безопасности.
«Энергофлекс» предназначен для теплоизоляции инженерных коммуникаций с температурой теплоносителя от минус 40 до плюс 100 °С.
Изделия «Энергофлекс» выпускаются в следующем виде:
трубки 73 типоразмеров с внутренним диаметром от 6 до 160 мм и толщиной стенки от 6 до 20 мм;
рулоны шириной 1 м и толщиной 10, 13 и 20 мм.
Коэффициент теплопроводности материала при 0°С равен 0,032Вт/(м-°С).
Минераловатные теплоизоляционные изделия производятся предприятиями АО «Термостепс» (г.г. Тверь, Омск, Пермь, Самара, Салават, Ярославль), АКСИ (г. Челябинск), АО «Тизол», Назаровским ЗТИ, заводом «Комат» (г. Ростов-на-Дону), ЗАО «Минеральная вата» (г. Железнодорожный Московской обл.) и др.
Применяются также импортные материалы фирм ROCKWOLL, Рагос, Izomat и др.
Эксплуатационные свойства волокнистых теплоизоляционных материалов зависят от состава используемого различными производителями исходного сырья и технологического оборудования и изменяются в достаточно широком диапазоне.
Техническая тепловая изоляция из минеральной ваты делится на два типа: высокотемпературная и низкотемпературная. Компанией ЗАО «Минеральная вата» выпускается тепловая изоляция «ROCKWOLL» в виде стекловолокнистых минераловатных плит и матов. Более 27% от всех производимых в России волокнистых теплоизоляционных материалов приходится на долю теплоизоляции URSA, выпускаемой ОАО «Флайдерер-Чудово». Эти изделия изготавливаются из штапельного стеклянного волокна и отличаются высокими теплотехническими и акустическими характеристиками. В зависимости от марки изделия коэффициент теплопроводности
197
такой изоляции колеблется от 0,035 до 0,041 Вт/(м-°С), при температуре 10°С. Изделия характеризуются высокими экологическими показателями; их можно применять, если температура теплоносителя находится в пределах от минус 60 до плюс 180°С.
ЗАО «Изоляционный завод» (г. Санкт-Петербург) выпускает изолированные трубы для теплосетей. В качестве изоляции здесь применяется ар-мопенобетон, к преимуществам которого следует отнести:
высокую предельную температуру применения (до 300°С);
высокую прочность на сжатие (не менее 0,5 МПа);
возможность применения при бесканальной прокладке на любой глу бине заложения теплопроводов и во всех грунтовых условиях;
- наличие на изолируемой поверхности пассивирующей защитной пленки, возникающей при соприкосновении пенобетона с металлом трубы;
- изоляция является негорючей, что позволяет использовать ее при всех видах прокладки (надземно, подземно, канально или бесканально).
Коэффициент теплопроводности такой изоляции равен 0,05-0,06 Вт/(м-°С).
Одним из самых перспективных способов на сегодняшний день является применение предварительно изолированных трубопроводов бесканальной прокладки с пенополиуретановой (ППУ) изоляцией в полиэтиленовой оболочке. Применение трубопроводов типа «труба в трубе» является наиболее прогрессивным способом энергосбережения в строительстве тепловых сетей. В США и Западной Европе, особенно в северных регионах, эти конструкции применяются уже с середины 60-х г.г. В России - всего лишь с 90-х г.г.
Основные преимущества таких конструкций:
повышение долговечности конструкций до 25-30 лет и более, т. е. в 2-3 раза;
снижение тепловых потерь до 2-3 % по сравнению с существующими 20^40% (и более) в зависимости от региона;
уменьшение эксплуатационных расходов в 9-10 раз;
снижение расходов на ремонт теплотрасс не менее чем в 3 раза;
снижение капитальных затрат при строительстве новых теплотрасс в 1,2-1,3 раза и значительное (в 2-3 раза) снижение сроков строительства;
значительное повышение надежности теплотрасс, сооружаемых по новой технологии;
возможность применения системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением изоляции, что позволяет своевременно реагиро вать на нарушение целостности стальной трубы или полиэтиленового гид роизоляционного покрытия и заранее предотвращать утечки и аварии.
По инициативе Правительства Москвы, Госстроя России, РАО «ЕЭС России», ЗАО «МосФлоулайн», Корпорации «ТВЭЛ» (г. Санкт-Петербург) и ряда других организаций в 1999 г. была создана Ассоциация производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией.
198
