3. Тепловые сети

В Беларуси длина тепловых сетей (1996 г.) составляет: основных 794 км, распределительных 1341 км.

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

Наиболее ответственными элементами являются трубы, которые должны быть достаточно прочными и герметичными при максимальных давлениях и температурах теплоносителя, обладать низким коэффициентом температурных деформаций, малой шероховатостью внутренней поверхности, антикоррозионной стойкостью, высоким термическим сопротивлением стенок, способствующим сохранению теплоты, неизменностью свойств материала при длительном воздействии высоких температур и давлений.

Тепловая изоляция накладывается на трубопроводы для снижения потерь теплоты при транспортировке теплоносителя. Потери теплоты снижаются при надземной прокладке в 10–15 раз, а при подземной – в 3–5 раз по сравнению с неизолированными трубопроводами. Тепловая изоляция должна обладать достаточной механической прочностью, долговечностью, стойкостью против увлажнения (гидрофобностью), не создавать условий для возникновения коррозии и при всем этом быть дешевой.

Тепловая изоляция представлена следующими конструкциями: сегментной, оберточной, набивочной, литой и мастичной. Выбор изоляционной конструкции зависит от способа прокладки теплопровода.

Сегментная изоляция выполняется из ранее изготовленных формованных сегментов различной формы, которые накладываются на трубопровод, обвязываются проволокой, а снаружи покрываются асбоцементной штукатуркой. Сегменты изготавливаются из пенобетона, минеральной ваты, газостекла и др. Оберточная изоляция выполняется из минерального войлока, асбестового термоизоляционного шнура, алюминиевой фольги и асбестовых листовых материалов. Указанными материалами покрывают трубы в один или несколько слоев и крепят бандажами из полосового металла. Оберточные изоляционные материалы применяют в основном для изоляции арматуры, компенсаторов, фланцевых соединений. набивная изоляция применяется в виде чехлов, оболочек, сеток с заполнением порошкообразными сыпучими и волокнистыми материалами. Для набивки применяется минеральная вата, пенобетонная крошка и др. Литая изоляция применяется при прокладках трубопроводов в непроходных каналах и бесканальных прокладках. В качестве изоляции используется пенобетон. Мастичная изоляция применяется только при ремонте тепловых сетей, проложенных или в помещениях, или в проходных каналах. Изоляция из мастики накладывается слоями по 10–15 мм на горячий трубопровод по мере высыхания предшествующих слоев. В качестве материалов применяется совелит, вулканит и др.

Температура на поверхности изоляционной конструкции не должна быть выше 60 ^оС. Толщина слоя изоляции определяется на основе расчетов. Существует понятие критического диаметра изоляции, при котором тепловые потери минимальны. Критический диаметр определяется из выражения

d _кр = 2  _из /  ₂,

где  _из – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/м К;

 ₂ – коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающей среде, Вт/м² ·К.

В настоящее время в Республике Беларусь имеется представительство финской компании “Партек”, производящей изоляционные стройматериалы на основе минеральных ват. Минеральную вату получают из базальтовых пород при температуре около 1500 ^оС. Образование волокон происходит путем центрифугирования расплавленного сырья при большой скорости вращения дисков. Одновременно добавляются связующие вещества и масло. Волокна прочно удерживают воздух, который является отличным изолятором. Высокие пожаротехнические свойства и прекрасные механические параметры выгодно отличают минеральную вату от других строительных конструкций.

Изоляционные минеральные ваты поглощают производные фреона, который губительно действует на озоновый слой.

Прокладка трубопроводов производится над землей, на земле и под землей. Надземная прокладка применяется при высоком уровне грунтовых и внешних вод, на территории промышленных предприятий, при пересечении оврагов, рек, многоколейных железнодорожных путей. При подземной прокладке трубопроводы размещаются либо непосредственно в грунте (бесканальная прокладка), либо в непроходных, полупроходных и проходных каналах.

Бесканальная прокладка трубопроводов. Существующие конструкции можно разделить на 3 группы – в монолитных оболочках, засыпные и литые.

Трубопроводы в монолитных оболочках – в качестве изоляции используется битумоперлит, битумокерамзит, другие материалы на битумном вяжущем. Недостатком таких трубопроводов является необходимость изоляции стыков.

Бесканальные засыпные трубопроводы – изготовление изоляционного слоя производится на трассе трубопровода и состоит из засыпки труб асфальтоизолом, нагрева трубопровода до 140–150 ^оС и выдерживании при этой температуре. В результате получается трехслойная изоляция - первый слой плотный из расплавленного асфальтоизола, второй – спекшийся с пористой структурой, третий – наружный из неспекшегося порошка.

Литые бесканальные трубопроводы – трубопроводы, предварительно покрытые защитным антикоррозионным слоем (асфальтовой мастикой) монтируются в траншее и заливаются жидкой пенобетонной массой. После затвердения засыпаются грунтом.

Максимальный диаметр трубопровода при бесканальной прокладке не превышает 800–900 мм.

В канальных трубопроводах каналы сооружаются из сборных железобетонных элементов. Основное достоинство проходных каналов заключается в возможности доступа к трубопроводу, его ревизии и ремонта без вскрытия грунта. Проходные каналы (коллекторы) сооружаются при наличии большого числа трубопроводов. Оборудуются другими подземными коммуникациями – электрокабелями, водопроводом, газопроводом, телефонными кабелями, вентиляцией, электроосвещением низкого напряжения.

Полупроходные каналы применяются при прокладке небольшого числа труб (2–4) в тех местах, где по условиям эксплуатации недопустимо вскрытие грунта, и при прокладке трубопроводов больших диаметров (800–1400 мм).

Изоляция трубопроводов в проходных и полупроходных каналах - наружная поверхность покрывается антикоррозионным слоем (эмаль, изол, бризол и т.д.), поверх основного накладывается теплоизоляционный слой – скорлупы из минеральной ваты, армированные стальной сеткой, затем асбоцементные футляры, закрепленные стальными бандажами на трубопроводе.

Непроходные каналы изготавливают из унифицированных железобетонных элементов – представляют собой корытообразный лоток с перекрытием из сборных железобетонных плит. Наружная поверхность стен лотка покрывается рубероидом на битумной мастике. Изоляция – антикоррозионный защитный слой, теплоизоляционный слой (минеральная вата или пеностекло), защитное механическое покрытие в виде металлической сетки или проволоки. Сверху – слой асбоцементной штукатурки.