§ 5.11. Прокладка трубопроводов тепловых сетей

Основными элементами тепловых сетей являются:

– трубопровод, состоящий из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки;

– изоляционная конструкция, предназначенная для защиты трубопровода от наружной коррозии и тепловых потерь;

– несущая конструкция, воспринимающая вес трубопровода и усилия, возникающие при его эксплуатации.

Трубы являются наиболее ответственными элементами тепловых сетей и должны отвечать следующим требованиям:

– достаточная прочность и герметичность при максимальных значениях давления и температуры теплоносителя;

– низкий коэффициент температурных деформаций, обеспечивающий небольшие термические напряжения при переменном тепловом режиме тепловой сети;

– малая шероховатость внутренней поверхности;

– антикоррозионная стойкость;

– высокое термическое сопротивление стенок трубы, способствующее сохранению теплоты и температуры теплоносителя;

– неизменность свойств материала при длительном воздействии высоких температур и давлений, простота монтажа;

– надежность соединения труб и т.д.

Опоры при сооружении тепловых сетей применяются двух типов: свободные и неподвижные.

Свободные опоры воспринимают вес теплопровода и обеспечивают его свободное перемещение при температурных деформациях.

Неподвижные опоры предназначены для закрепления трубопровода в характерных точках сети (в местах ответвлений, установки задвижек, сальниковых компенсаторов, грязевиков) и воспринимают усилия, возникающие в месте фиксации, как в радиальном, так и в осевом направлениях под действием веса, температурных деформаций и внутреннего давления.

По принципу свободного перемещения различают опоры скольжения, качения и подвесные. Расстояние между опорами определяется из условий прочности и допустимого прогиба трубопровода в середине пролета для наиболее неблагоприятных режимов работы теплопровода, при которых в самом ослабленном сечении (обычно сварные стыки) напряжения не должны превышать допустимых.

Компенсаторы обеспечивают компенсацию температурных деформаций в трубопроводах. По принципу действия они подразделяются на: компенсаторы радиальные (или гибкие) и компенсаторы осевые.

Конструктивное выполнение элементов трубопровода зависит также от способа его прокладки, который выбирается на основании технико-экономического сравнения возможных вариантов.

Прокладка трубопроводов производится над землей, на земле и под землей.

При надземной прокладке трубопроводы в зависимости от местных условий могут размещаться на земле или над землей на таком уровне, чтобы не препятствовать движению транспорта. Надземную прокладку применяют при высоком уровне грунтовых и внешних вод, на территории промышленных предприятий, при пересечении оврагов, рек, многоколейных железнодорожных путей, в районах вечной мерзлоты. Обычно надземные трубопроводы прокладываются на отдельно стоящих низких и высоких опорах, мачтах и эстакадах. Опоры чаще всего выполняются из железобетонных блоков, мачты и эстакады – из стали и железобетона. При подземной прокладке трубопроводы размещаются либо непосредственно в грунте (бесканальная прокладка), либо в каналах, непроходных, полупроходных и проходных (канальная прокладка).

1) Непроходные каналы

Наибольшее распространение получила прокладка в непроходных каналах из сборных бетонных стеновых блоков и ж/б плит перекрытия (рис. 5.11). При наличии грунтовых вод устраивают попутный дренаж – трубчатый. Для прокладки трубопроводов среднего и большого диаметров (400 1200 мм) применяют ж/б стеновые блоки тавровой формы, ребристые плиты перекрытия и плоские плиты днищ. Конструкция обладает большой устойчивостью. Бетон класса В 25. Монтаж трубопроводов и их теплоизоляция выполняются в открытой траншее после укладки плит днища.

Широкое применение в строительстве получили каналы серии МКЛ, в которых прокладывают трубопроводы тепловых сетей всех диаметров (рис. 5.12). Они экономичны, облегчают заводское изготовление ж/б элементов, снижают затраты металла на изготовление форм.

Каналы шириной 300 3000 мм серии 3.006-2 рассчитанные на железнодорожную нагрузку класса К-14 при загрублении верха перекрытия от 1,0 до 2,0 м не должны применяться при прокладке под железными дорогами общей сети, поскольку максимальное заглубление определено 2,0 м.

Применяют сводчатые каналы, (рис. 5.13), которые по расходу материалов экономичнее ж/б каналов прямоугольного сечения.

2. Туннели (проходные каналы) и коллектора (рис. 5.14)

Применяют две конструкции коллекторов (туннелей): а) из объемных ж/б цельноформованных секций сечением В Н = 1,5 1,9; 2,1 2,1; 2,5 2,5 и 3,0 3,2 м предназначенных для линейной части коллектора; б) из отдельных ж/б элементов L – образной формы, ребристых плит перекрытия и плит днища для сборных коллекторов сечением В Н = 3,6 2,1; 3,6 2,5; 3,6 3,2; 4,2 3,2 м. Из этих сборных элементов сооружаются камеры, углы поворотов, узлы коллекторов.

Конструкции туннелей и коллекторов должны быть защищены от проникновения в них поверхностных и грунтовых вод. Туннели, располагаемые ниже уровня грунтовых вод, должны быть защищены устройством попутного дренажа и оклеечной изоляции.

В перекрытиях камер должны предусматриваться люки диаметром 0,63 м с двойной крышкой и запорным устройством в количестве не менее двух. Силовые кабели располагаются под кабелями связи. Нормальная эксплуатация возможна при условии обеспечения вентиляции, электроосвещения, водоудаления и др. Коллекторы необходимо оборудовать прямоточной естественной и механической вентиляцией для обеспечения внутренней температуры в пределах 5 30 ^○С и не менее трехкратного обмена воздуха за 1 ч. Вентиляция теплофикационных туннелей должна обеспечивать зимой и летом t_в не выше 50 ^○С, а во время ремонтных работ – не выше 40 ^○С. Вентиляционное оборудование размещают в вентиляционных камерах. Приток воздуха осуществляют без подогрева в пониженную точку туннеля через вертикальную шахту, приподнятую над уровнем земли не менее чем на 0,5 м. Удаление воздуха осуществляют в повышенной точке туннеля через вытяжные шахты. В газифицированных городах общие коллекторы оборудуются сигнализацией загазованности.

Для удаления грунтовых вод и воды из коллектора при аварии, а также при опорожнении трубопроводов предусматривают аварийные насосные станции. Пуск и остановка насосов осуществляется автоматически от реле уровней. Для эксплуатации коллекторов предусматривают диспетчерские пункты. Один пункт на 5 км протяженности туннеля с равной зоной обслуживания в каждую сторону.

3) Бесканальная прокладка трубопроводов тепловых сетей (рис. 5.15) применяется при диаметрах не более 900 мм из-за размыва грунта при авариях.

а) Армопенобетонная конструкция имеет наибольший срок эксплуатации, наиболее надежна из применяемых; требует заводского изготовления в автоклавах,  = 400 кг/м3, 0,11 Вт/(м = 60 80 мм.

Недостатки: увлажнение теплоизоляционного слоя и коррозия труб, большой .

б) Конструкции из битумоперлита, вермикулита, керамзита и др.

500 550 кг/м³; = 0,10 0,13 Вт/(м ); = 60 80 мм.

Недостатки: большое водопоглащение, малая прочность, большой , неоднородность массы по длине, коррозия труб.

в) Оболочки из полимербетона

 800 1000 кг/м³; = 200 300 кг/м³. Водопоглащение за 30 сут – 20 %,  = 0,07 Вт/(м∙К). Технология нанесения разработана для труб d до 400 мм. Оболочки могут применяться при прокладке в каналах. Недостатком бесканальных теплопроводов с монолитными оболочками является изоляция стыков, выполняемая после соединения труб на месте строительства.

Защита тепловой изоляции от увлажнения и труб от наружной коррозии может быть обеспечена двумя способами: 1) внутренним относящимся к самой теплоизоляционной конструкции; 2) внешним, относящимся к прокладке в целом.

Снижение влажности и активности коррозии внутри теплоизоляции может быть достигнуто за счет применения гидрофобных и теплоизоляционных материалов, имеющих щелочную реакцию, прочного сцепления изоляции с поверхностью трубы, монолитного стыка в конструкциях заводского изготовления. Увлажнение тепловой изоляции и коррозийная активность снижаются за счет уменьшения влажности окружающего грунта и главное – прекращения действия капиллярных сил. В хорошо фильтрующих грунтах с большими порами капиллярные силы практически не действуют.