6.6. Способы прокладки и строительные конструкции тепловых сетей

Тепловые сети - это инженерные сооружения, которые включают изолированные трубопроводы, опоры, компенсаторы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительную аппаратуру, каналы, камеры и павильоны, дюкеры, мачты и эстакады, насосные и дренажные станции.

Существующие способы прокладки тепловых сетей можно разделить на три группы: 1) надземной; 2) подземной в каналах (коллекторах); 3) бесканальной в грунте. Надземная прокладка тепловых сетей выполняют на низких или высоких опорах, мачтах и эстакадах, а также по пролетам строений мостов и наружным стенам промышленных зданий. В конструктивном отношении надземная прокладка теплопроводов является наиболее простой, доступной для профилактического осмотра и ремонта. Для наземной прокладки теплопроводов используют низкие отдельно стоящие опоры высотой 0,9-1,2 м или мачты требуемой высоты (6,0-8,4 м) в виде железобетонных стоек.

Подземная прокладка тепловых сетей выполняется открытым способом в траншеях или каналах. В водонасыщенных грунтах тепловые сети рекомендуется прокладывать в каналах или коллекторах. Различают непроходимые, полу проходимые (H  1600 мм) и проходные (H > 1600 мм) каналы. Наибольшее распространение получила прокладка тепловых сетей в непроходных каналах. Канал защищает теплопроводы от механического воздействия, препятствует проникновению влаги и электрохимическому взаимодействию с окружающей средой. Однако каналы надежно защищают трубопроводы только при устройстве гидроизоляции и эффективного попутного дренажа. Отсутствие попутного дренажа или отказы в его работе приводят к периодическому (сезонному) подтоплению каналов, разрушению изоляционного слоя и выходу из строя теплопроводов.

Современные строительные конструкции тепловых сетей - каналы, камеры, опоры, эстакады, колодцы дренажных устройств - выполняются из сборного железобетона, что удешевляет изготовление и монтаж. Так, разработаны три типа непроходных каналов: КЛ, состоящий из лотка и плиты; КЛп - плиты днища и лотка; КЛс - из двух лотков. Полупроходные каналы собираются из днищ, стеновых блоков и плит перекрытия.

В сухих грунтах более целесообразной является бесканальная прокладка тепловых сетей (рис. 6.5), которая обеспечивает сокращение земляных и строительно-монтажных работ, экономию сборного железобетона, снижение трудоемкости строительных работ и, следовательно, уменьшение сметной стоимости строительства на 20-25% по сравнению с канальной.

Рис. 6.5. Бесканальная прокладка тепловой сети: 1-подающий

и 2-обратный трубопроводы, 3- гравийный и 4- песчанный фильтры,

5- дренажная труба, 6- бетонное основание при слабых грунтах

Для тепловых сетей применяют трубы из углеродистых и низколегированных сталей. Выбор марки стали для труб производится в зависимости от давления и температуры теплоносителя. В строительстве тепловых сетей с давлением до 1,6 Мпа ( 16 кг/см²) и температурой до 300⁰С применяют электросварные трубы из стали ВСт3сп5 с диаметром условного прохода D_у 50, 80, 100, 120, 150-500 мм с шагом 50 мм, 600 - 1000 мм с шагом 100 мм, 1200 и 1400 мм.

Трубы и фасонные части теплопроводов соединяются электросваркой. Для соединения трубопроводов с арматурой применяют соединительные части (фитинги) с резьбовыми соединениями или фланцы. Трубопроводная запорная и регулирующая арматура (задвижки, вентили, клапаны) для тепловых сетей применяются преимущественно стальные с ручным и механическим приводом. Арматура с ручным приводом управляется вращением маховика, насажанного на шпиндель, или через редуктор. Приводная арматура снабжается электроприводом.

Для укладки трубопроводов тепловых сетей применяют подвижные и неподвижные опоры. Подвижные опоры в зависимости от способа прокладки и диаметров труб могут быть скользящими, нартовыми и другими. При подземной прокладке трубопроводов в непроходных каналах используют скользящие опоры на бетонных подушках, при надземной - катковые. Неподвижные опоры закрепляют отдельные участки, точки трубопровода и воспринимают усилия возникающие при тепловых удлинениях. Как правило, неподвижные опоры устанавливаются в камерах для фиксации положения арматуры и в местах ответвлений трубопроводов, а также на прямых участках для обеспечения правильной работы компенсаторов тепловых удлинений.

Величина теплового удлинения трубопровода определяется по формуле:

l =  l (t₁ - t₂), (6.34)

где  - коэффициент линейного удлинения, который для трубных сталей равен 1210^-6 град^-1;

l - длина участка, м;

t₁ и t₂ - максимальная и минимальная температура стенки трубы, С.

Если в трубопроводах не будет компенсации температурных удлинений, тогда при нагревании в трубах могут возникнуть опасные для прочности напряжения. Для компенсации температурных удлинений трубопроводов используются естественные повороты, специальные П-образные, одно- и двухсторонние сальниковые, линзовые и сильфонные компенсаторы.

Рис. 6.6. Теплоизоляционная конструкция из армопенобетона:

1 – труба; 2 - автоклавный пенобетон; 3 – арматура;

4 - гидрозащита из 3-х слоев изола на битумнорезиновой основе;

5 - стальная сетка; 6 - слой асбестоцементной штукатурки;

7 - деталь арматуры

Для защиты трубопроводов от воздействия окружающей среды и снижения потерь теплоты применяются специальные строительно-изоляционные конструкции (рис. 6.6). Они подразделяются на следующие основные типы: 1) набивные; 2) оберточные (изоляция под сетку); 3) сборные (из скорлуп и сегментов); 4) мастичные; 5) засыпные (минеральные и органические); 6) литые (индустриально-моно-литные). В конструкцию входит: 1) антикоррозионный слой из стекло эмали, кремнийорганических и других красок, наносимый непосредственно на поверхность труб; 2) основной слой тепловой изоляции из материалов, обладающих низкой теплопроводностью (минеральная вата, битумоперлита, армопенобетона, пенополиуритана и др.); 3) покровного слоя (гидрозащитного покрытия)из рулонных материалов (изола, бризола и др.), полимерной пленки, стеклоткань на битуморезиновой или битумополимерной мастике, а также трубы из полиэтилена низкого давления. Например, трубопроводы с изоляцией из битумоперлита имеют защитное покрытие из стекло эмали, теплоизоляцию из битумоперлита и гидрозащитное покрытие из экструдированной полимерной оболочки толщиной 0,5 - 1,5 мм из полиэтилена. Для гидроизоляции труб с теплоизоляцией из армопенобетона применяют покрытия из бризоля (изола) и стеклоткань на битумополимерной мастике.

Наиболее надежными гидрозащитными покрытиями являются трубы из полиэтилена низкого давления и кожух из оценкованной стали. Из всех теплоизоляционных материалов лучшими защитными свойствами обладает пенополиуритан, теплопроводность которого примерно в 3 раза меньше теплопроводности армопенобетона. Поэтому будущее за теплопроводами в защитной полиэтиленовой трубе с теплоизоляцией из пенополиуритана, расчетный срок службы которых 25 лет, что на 10 лет больше гарантии завода изготовителя армопенобетонных изоляционных конструкций трубопроводов тепловых сетей.