Specifics of External Network Design Using Preinsulated Pipes
A. N. Cheban, Engineer, Lecturer at Moscow Institute of Architecture
Keywords: external network, heat line, heating network, remote control, preinsulated pipe, polyurethane foam insulation
The article presents the main stages of design of heating network in polyurethane foam insulation, gives a detailed overview of design documentation structure, contents of sections, including installation diagram for pipe laying and operative dispatch remote control arrangement.
Описание:
А. Н. Чебан , инженер, преподаватель МАрхИ
В статье представлены основные этапы проектирования тепловых сетей в пенополиуретановой изоляции, подробно рассмотрен состав проектной документации, содержание разделов, включая монтажную схему прокладки труб и схему системы оперативного дистанционного контроля.
Опыт эксплуатации тепловых сетей показал высокую надежность и эффективность предизолированных трубопроводов. В связи с расширением списка заводов, производящих данный тип продукции, а также с совершенствованием технологии производства труб и монтажных работ, стоимость прокладки сетей из предизолированных труб в последние годы значительно снизилась. Ввиду этого как для вновь строящихся городских объектов, так и при реконструкции существующих сетей все чаще используются предизолированные трубы. Наибольшее распространение получили трубы в пенополиуретановой (ППУ) изоляции.
Проектирование тепловых сетей в пенополиуретановой изоляции ведется в соответствии с СП 124.13330.2012 «Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02–2003» и СП 41-105–2002 «Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке» .
Основанием для разработки проекта являются:
для вновь строящихся городских объектов – технические условия (ТУ) и условия подключения от эксплуатирующей организации (в Москве – это ПАО «МОЭК»), техническое задание (ТЗ) от заказчика;
для объектов реконструкции и капитального ремонта (зданий или существующих тепловых сетей) – ТЗ.
При увеличении тепловой мощности необходимо получить новые условия подключения от эксплуатирующей организации (в Москве – это ПАО «МОЭК») и техническое задание от заказчика.
Изменение в требованиях ТЗ на этапе проектирования должно выполняться в установленном порядке по представлению эксплуатационного района с обязательным переутверждением в эксплуатирующей организации.
Обычно срок действия ТУ составляет 3 года, если не оговорены другие сроки.
Изменение в требованиях ТУ на этапе проектирования должно выполняться в установленном порядке по представлению заказчика с обязательным переутверждением в эксплуатирующей организации.
При необходимости к ТЗ и ТУ прикладываются исполнительная документация на участки сопряжения с существующими теплопроводами либо обмерочные чертежи с подписью эксплуатационного района.
Указанные документы должны содержать четкую информацию о технических параметрах проектируемых сетей с точным указанием объемов (границ) проектирования. При формулировании требований ТЗ допускается ссылка на утвержденные компанией документы (стандарты СРО, технические регламенты и др.). Срок действия ТЗ – 3 года, если не оговорены другие сроки.
Проект
При работе над проектной документацией проектировщик должен выбрать наиболее эффективный вариант прокладки тепловых сетей, обеспечивающий требования технических условий эксплуатирующей организации и технического задания заказчика, обеспечить бесперебойное, надежное и безопасное теплоснабжение потребителей.
Предпочтительным типом прокладки для трубопроводов в ППУ-изоляции является бесканальная прокладка.
Прокладку в каналах следует применять при необходимости разгрузить трубу от избыточного давления грунта, при пересечении дорог, автостоянок и прочих объектов для обеспечения возможности ремонта трубы без разрытия, а также в случаях, предусмотренных СНиП (прохождение вблизи зданий, пересечение территорий лечебно-профилактических, детских учебных заведений и др.).
При проектировании следует принимать наиболее рациональный вариант трассировки. Для обеспечения экономической эффективности решений следует максимально использовать существующие каналы, при необходимости выполняя их ремонт.
В проект входят следующие основные чертежи.
1. План тепловых сетей (рис. 1) – выполняется на инженерно-топографическом плане (геоподоснове) в масштабе 1:500. Тепловые сети наносятся на геоподоснову зеленым цветом, обозначаются характерные точки на углах поворота и в местах установки неподвижных опор, узлах установки арматуры, в местах ответвлений теплопроводов. При проектировании водоудаления (водовыпуска) из тепловых сетей необходимо получить технические условия (в Москве – это ГУП «Мосводосток») на сброс воды в городскую систему водостоков.
Перед тем как приступить к детальной проработке проекта тепловых сетей, необходимо выполнить расчет на прочность и жесткость теплопроводов. Расчет позволяет оценить правильность выбранной схемы прокладки тепловых сетей и исключить вероятность аварий. Данный расчет является частью проекта и требует дальнейшего согласования.
2. Профиль тепловых сетей (рис. 2) – это вертикальный разрез по оси подземной трассы тепловой сети, на котором указываются все существующие, проектируемые и бездействующие инженерные сети.
Профиль тепловых сетей строится по вертикали в масштабе 1:100 и по горизонтали в масштабе 1:500. На профиль наносятся характерные точки, расстояния между ними, тип покрытия, отметки земли (проектные и натурные), отметки верха и низа изоляции в том случае, если теплосеть прокладывается бесканально. В том случае, если теплосеть прокладывается в канале, на чертеже наносятся отметки верха и низа канала. Глубину траншеи необходимо рассчитывать с учетом бетонной подготовки. На профиле указываются: уклоны тепловых сетей и их протяженность, размер и материал труб, а также развернутый план с указанием всех элементов тепловых сетей. Профиль тепловых сетей соответствует ситуации на геоподоснове.
После детальной проработки плана и профиля тепловых сетей необходимо провести ряд процедур согласования в различных организациях в зависимости от особенностей прокладки трассы.
В отделе подземных сооружений ГБУ «Мосгоргеотрест». Данное согласование позволяет увязать проектируемую теплосеть с существующими или проектируемыми объектами и городскими инженерными сетями в процессе их дальнейшей эксплуатации.
В эксплуатирующей организации теплосети необходимо согласовать выбранное направление теплотрассы. В случае вынужденной перекладки существующих городских сетей необходимо дополнительно получить технические условия на перекладку.
В эксплуатирующих организациях городских сетей должны быть согласованы все пересечения и параллельные прокладки с городскими сетями.
3. Монтажная схема (рис. 3) прокладки стальных труб в пенополиуретановой изоляции (ППУ-изоляции) – это схема последовательно соединенных элементов с указанием длины и диаметров теплопроводов. К элементам относятся: прямые участки с минимальной длиной до 3,0 м и максимальной длиной 11,0 м, тройники, отключающая арматура, отводы, неподвижные опоры, переходы. В проекте могут быть использованы как стандартные элементы, так и нестандартные. Все нестандартные элементы выполняются на заводе и поставляются на строительную площадку после предварительного согласования проектной организации с заводом-изготовителем.
 |
Рисунок 3. |
Компенсация тепловых удлинений теплопроводов в ППУ-изоляции осуществляется за счет естественных углов поворота трассы или специальными компенсационными устройствами в виде сильфонных, линзовых или сальниковых компенсаторов. При проектировании теплотрассы с естественной компенсацией при больших перемещениях устанавливаются амортизирующие прокладки (полиэтиленовые маты), количество и расположение которых указывается на монтажной схеме.
Монтажная схема выполняется не только для стальных теплопроводов в ППУ-изоляции, прокладываемых бесканально, но также для прокладки теплопроводов в канале, наземной прокладки или временной прокладки теплопроводов на период строительства основного участка теплосети (далее по тексту – байпас. – Прим. авт. ).
При проектировании теплопроводов в непроходном или проходном канале необходимо разработать схему раскладки плит перекрытия канала (рис. 4).
Разрабатывая схему бесперебойного теплоснабжения потребителей, необходимо обеспечить безопасную врезку в существующий теплопровод. Для этого следует разработать монтажную схему с указанием расстояний, мест установки высоких и низких опор и врезки байпаса теплопровода в существующую теплосеть (рис. 5).
В таких случаях проектируются временные камеры (рис. 7), в которых осуществляется врезка в теплопроводы. По окончании строительства камера, байпас и место врезки демонтируются. Это указывается в спецификации и демонтажной ведомости.
4. Система оперативного дистанционного контроля (СОДК) предназначена для контроля над состоянием теплоизоляционного слоя ППУ и обнаружения участков с повышенной влажностью.
На схеме указываются сигнальные провода в подающем и обратном теплопроводах. Основным сигнальным проводом служит луженый провод, расположенный на схеме справа по ходу движения теплоносителя. Все боковые ответвления для прочих потребителей включаются в разрыв луженого провода.
Установка концевых терминалов осуществляется в начале и в конце теплотрассы. Терминал, установленный в центральном тепловом пункте или индивидуальном тепловом пункте, имеет выход на стационарный терминал. При сопряжении проектов (ранее выпущенного и нового) в местах соединения теплосетей устанавливается двойной терминал, в функции которого может входить как объединение, так и разделение системы оперативного дистанционного контроля проектов. Если длина теплотрассы более 300 м, необходима установка промежуточных терминалов.
Система оперативного дистанционного контроля обеспечивает проведение замеров с обоих концов участка теплопроводов.
На чертеже схемы дистанционного контроля обязательно должна быть представлена спецификация с указанием узлов и мест (характерных точек) их установки.
Система оперативного дистанционного контроля включает в себя:
- сигнальные проводники в теплоизоляционном слое трубопроводов, проходящие по всей длине теплосети;
- терминалы для подключения приборов в точках контроля и коммутации сигнальных проводников;
- кабели для соединения сигнальных проводников с терминалами в точках контроля, а также для соединения сигнальных проводников на участках трубопроводов, где устанавливаются неизолированные элементы;
- детектор (стационарный 220 В или переносной 9 В);
- локатор (импульсный рефлектометр);
- тестер изоляции (контрольно-монтажный тестер).
В каждом проекте должны быть представлены следующие спецификации:
- заказная спецификация для стальных труб в ППУ-изоляции для заказа на заводе-изготовителе по ГОСТ 30732–2006;
- общая спецификация, в которой указывается общая длина трубы, количество отводов, арматуры и железобетонных элементов;
- спецификация для проектируемого байпаса и демонтажная ведомость на последующую ликвидацию байпаса.
Все спецификации в проекте должны соответствовать разработанным чертежам и быть согласованы с эксплуатирующей организацией и с заказчиком.
Если проектом предусматривается демонтаж существующей тепловой сети, то в проекте должна быть представлена демонтажная ведомость, в которой указываются стальные и железобетонные элементы демонтируемой сети.
Проектирование тепловых сетей в ППУ-изоляции требует от проектировщика не только навыков чертежника, но и знаний, касающихся применения новых современных материалов, которые необходимы для проектирования тепловых сетей. Это позволит выработать оптимальное решение при проектировании теплосети и составить спецификацию, позволяющую провести полную своевременную комплектацию объекта, что особенно важно для проведения монтажных работ в срок.
Литература
- СП 124.13330.2012 «Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41–02–2003». М., 2012.
- СП 41–105–2002 «Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке». М., 2002.
- Руководство по применению труб с индустриальной изоляцией из ППУ производства компании «МосФлоулайн». 2014.
- Типовой альбом ТС-01–03 «Бесканальная прокладка теплопроводов в ППУ-изоляции». ООО «Каналстройпроект». М., 2003.
Для сооружения тепловых сетей используются предизолированные трубы и детали
согласно каталогам фирм-изготовителей.
Материал стальной трубы должен соответствовать требованиям Правил устройства и
безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды, утвержденных
Министерством по чрезвычайным ситуациям и Министерством труда Республики Беларусь
(3.1.1 и 3.1.2).
Изменение направления трассы трубопровода тепловой сети выполняется при помощи
предизолированных отводов с углом 15, 30, 45, 60, 75, 90° заводского изготовления.
Повороты трассы на угол 15° и менее осуществляются методом подрезки отдельных
участков трубопровода на угол не более 5°.
Арматура- предизолированные шаровые краны (клапаны).
Компенсация температурных удлинений трубопроводов осуществляется за счет
применения L, Z, U-систем, одноразовых компенсаторов, предварительного нагрева
трубопровода при монтаже.
Соединение стальных трубопроводов разных диаметров выполняется сваркой с
использованием типовых переходов.
Соединение стыков наружных полиэтиленовых труб выполняется при помощи
специальной оболочки, надеваемой на трубопровод, выполненной из полиэтилена низкого
давления марок 273-79, 273-80, 273-81 по ГОСТ 16338 или полиэтилена высокого давления
Герметизация стыковых соединений выполняется при помощи термоусадочной тесьмы
или термоусадочного бандажа.
Для теплоизоляции стыковых соединений применяется пенополиуретан ППУ-317М (ТУ
6355-55-221-1472), состоящий из компонента А 317М/1 по ТУ 6.55.221.14.71 и компонентаБ
(полиизоцианат) по ТУ 113.03.38-106.
5.10
Для выполнения тепловой и гидравлической изоляции на концах трубопровода
применяется специальная концевая насадка, компоненты пенополиуретана, а также
термоусадочная тесьма или рукав.
Транспортировка и складирование предизолированных элементов
При транспортировке, погрузке и разгрузке предизолированных труб и их элементов
необходимо соблюдать меры предосторожности, чтобы не повредить наружную
полиэтиленовую трубу-оболочку.
Погрузочно-разгрузочные операции необходимо производить с использованием мягких
широких строп и строп с концевыми захватами. Нельзя применять в качестве строп стальные
тросы, шнуры и т.п., вызывающие деформацию поверхности полиэтиленовых труб. Бросать
трубы запрещается.
Транспортировка труб автотранспортом и погрузочно-разгрузочные работы
допускаются при температуре наружного воздуха до минус 20 °С. Трубы следует хранить в
штабелях на ровной площадке, оборудованной лежнями, расположенными с шагом 2 м.
Высота штабеля не должна превышать 1 м. Штабели должны располагаться под навесом,
защищающим трубы от воздействия солнечных лучей и атмосферных осадков.
Длительность хранения предизолированных изделий должна оговариваться их
изготовителем.
5.15
Жидкие компоненты пенополиуретана следует хранить в отапливаемых помещениях
при температуре от 15 до 30 °С.
Земляные и вспомогательные работы
Земляные, вспомогательные и подготовительные работы следует выполнять согласно
требованиям СНБ 5.01.01 и СНиП 3.05.03.
Глубина траншеи определяется проектом согласно продольному профилю на основании
допустимых глубин заложения трубопроводов с учетом выравнивающей песчаной подсыпки
толщиной не менее 100 мм. Плотность засыпанного грунта после трамбовки должна
находиться в пределах от 1700 до 1800 кг/м"
Минимальная ширина подошвы траншеи зависит от величины соответствующих
диаметров труб и регламентированных расстояний по горизонтали между трубами и стенкой
траншеи. Расстояние от трубы до стенки траншеи должно быть не менее 100 мм. Расстояние
между трубами, мм, принимается для труб диаметром:
от 250 до 780 мм - 250;
более 900 мм - 350.
В местах выполнения соединений предизолированных элементов траншею необходимо
расширить и углубить, исходя из удобства выполнения работ.
Дно должно быть ровным и выполнено с уклоном в соответствии с проектом.
Допуск на неровность дна не должен превышать 3 см на длине 1 м.
6.1
Тепловые сети из предизолированных труб монтируются с соблюдением требований
надзора со стороны представителей проектной организации и заказчика.Работы должны выполняться при благоприятных погодных условиях. Сварку трубследует выполнять при температуре не ниже О °С, а изоляцию и герметизацию соединений- не ниже 10 °С. При атмосферных осадках герметизацию соединений необходимо выполнять под укрытием (шатром из пленки, брезента и т.д.).
Укладка трубопровода
6.2 Предизолированный трубопровод следует укладывать на выравнивающий слой пескатолщиной не менее 10 см.
Опускание в траншею предизолированных труб наружным диаметром до 160 мм допускается выполнять вручную или при помощи лебедки (крана). При этом необходимо соблюдать меры предосторожности, чтобы не повредить трубу-оболочку.
Предизолированные трубы, содержащие устройства сигнализации обнаружения
неисправностей изоляции трубопровода, должны укладываться так, чтобы контрольные
провода находились вверху трубы.
Трубопровод следует укладывать с уклоном не менее 2 % 0 .
6.5 Сварка стыков и отводов предизолированных трубопроводов выполняется
непосредственно в траншее. В некоторых случаях допускается сварка трубопровода над
траншеей, что оговаривается проектом.
В этом случае предизолированные трубы необходимо уложить на деревянные подкладки сечением 100x100 мм, которые располагают с шагом от 2 до 3 м.
Перед укладкой предизолированных труб и элементов в траншею необходимо на концы
труб надеть временные заглушки.
Все соединения стальных труб и их элементов следует выполнять электросваркой.
Допускается газовая сварка для труб диаметром до 50 мм.
Сварные работы при соединении предизолированных труб следует выполнять согласно
требованиям действующих нормативных документов.
Во время газовой сварки необходимо применять защитные экраны для предохраненияизоляции и трубы-оболочки от действия пламени горелки.
Перед началом сварки концы стальных труб должны быть тщательно очищены от
антикоррозийного масла при помощи активных обезжиривателей, без растворителей, а также
от пенополиуретана, т.к. при его горении выделяются токсичные газы.
После выполнения сварных соединений и испытания трубопроводов на герметичность
приступают к выполнению устройства системы аварийной сигнализации.
Если требуется укоротить предизолированную трубу, необходимо выполнить
следующие операции:
отмерить заданный отрезок и отметить место разреза;
отмерить от места разреза на оставшейся трубе 200 мм и отметить круговой линией;
чтобы не повредить провода сигнализации;
Удалить отрезанный участок полиэтиленовой трубы-оболочки;
удалить пенополиуретановую изоляцию в зоне снятия трубы-оболочки при помощи
ножа или других режущих средств осторожно, чтобы не повредить провода
сигнализации;
тщательно очистить поверхность стальной трубы, чтобы во время сварки не допустить
сжигания остатков пенополиуретана, выделяющего токсичные газы;
Монтаж стыковых соединений
6.13
На песчаном основании укладываются деревянные подкладки, расстояние между
которыми должно быть не более 3,0 м. Обеспечивается соосность свариваемых труб.
Перед началом соединения на один из концов трубы надевается соединительная муфта. Если
используются термоусаживающие кольца, то необходимо надеть и их.
После контроля соосности выполняется сварка труб.
Если монтируются трубы с сигнальными проводами, необходимо, чтобы провода были вверху в положении "без 10 минут 14 часов".
При монтаже перехода требуются две муфты различного диаметра, которые предварительно надеваются на концы свариваемых труб. При монтаже термоусаживающего уплотнения необходимо провести следующие мероприятия:
закончить при необходимости монтаж аварийной сигнализации;
протянуть сигнальные провода через термоусаживающее уплотнение, а если есть
необходимость - соединить сигнальные провода между собой;
очистить стальную трубу при помощи металлической щетки от ржавчины;
очистить наружную полиэтиленовую трубу от посторонних предметов и зачистить;
подогреть стальную и полиэтиленовую трубы до 60 °С;
После проверки муфты на герметичность в отверстие муфты заливаются компоненты
пенополиуретана. После затвердения пены отверстие герметизируется пробкой.
Система аварийной сигнализации
6.14
Для контроля за состоянием (увлажнением) теплоизоляционного слоя трубопровода
монтируется система аварийной сигнализации.
Система состоит из двух медных проводов (далее - провода) площадью сечения 1,5 мм 2 , вмонтированных в пенополиуретановую изоляцию на расстоянии от 15 до 20 мм от стальной трубы в положении "без 10 минут 14 часов".
Монтаж стыковых соединений
Заделка конца трубопровода
6.26 Перед заделкой конца трубопровода необходимо закрыть отверстие стальной трубы.
После положительных результатов испытаний на герметичность на конец трубопровода
надеть конечную муфту таким образом, чтобы между дном муфты и концом стальной трубы
толщина термоизоляции была 5 см для труб диаметром до 200 мм и 7,5 см для труб
диаметром более 250 мм.
Для гидравлической изоляции конца предизолированного трубопровода применяют термоусадочные рукава.
Засыпка трубопроводов грунтом
6.27 Засыпка начинается с песчаной обсыпки.
Песчаную обсыпку следует выполнять двумя слоями. Первый слой - засыпать пространство между трубопроводами, а также между трубопроводом и стеной траншеи, и затем слой уплотнить. Второй слой уложить горизонтально, не менее чем на 10 см выше трубопровода и уплотнить.
После выполнения песчаной обсыпки оставшуюся часть траншеи засыпать грунтом, прежде выбранным из траншеи (удалив из него крупные камни и твердые глыбы) и уплотнить его механическим способом.
Особые требования
В случае прокладки предизолированных трубопроводов в местах, подвергающихся
динамическим нагрузкам (превышающим 5,0 т/ось), а также при прикрывающем слое менее
50 см, в местах, предусмотренных проектом, на высоте не менее 30 см над поверхностью
трубопровода необходимо уложить железобетонную плиту, или трубопровод проложить в
защитных трубах или железобетонных каналах.
Тепловую сеть обозначить предупреждающей лентой, уложенной на расстоянии 30 см
над трубопроводом.
7.1 Испытания и промывка теплопроводов производится в соответствии с требованиями
СНиП 3.05.03 и "Правил устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и
горячей воды", изд. 1994 г.
Теплопроводы должны подвергаться предварительному и окончательному испытаниям на прочность и герметичность.
Предварительное испытание трубопроводов следует производить отдельными участками по мере окончания монтажно-сварочных работ до установки оборудования пусковых, сильфонных компенсаторов, запорной арматуры, но после того, как сваренный участок теплопровода уложен и концы испытываемого участка заварены заглушками. Использование запорной арматуры для отключения испытываемого участка не допускается.
О результатах проведения испытаний и проведения промывки составляются акты.
Приемку трубопроводов в эксплуатацию необходимо производить в соответствии с
требованиями СНБ 1.03.04, учитывая указания СНиП 3.05.03.
Заказчик и генеральный подрядчик представляют приемочной комиссии, кроме
оговоренных СНиП 3.05.03 документов, дополнительно:
паспорта заводов-изготовителей на оборудование и сертификаты на трубопроводы;
акты о проведении растяжки компенсаторов и предварительного нагрева участков
теплопроводов;
7.5 В эксплуатирующей организации должны обязательно храниться сведения об участках теплосети, проложенных с предварительным нагревом теплопроводов.
8 Требования безопасности при производстве работ
При производстве работ необходимо соблюдать требования СНиП Ш-4-80*.
К работам по устройству тепловых сетей из труб с теплоизоляцией из
пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке допускаются лица, достигшие 18 лет,
прошедшие медицинское освидетельствование, специальное обучение, вводный инструктаж
и инструктаж на рабочем месте по технике безопасности.
8.3 При загорании теплоизоляции труб, фасонных изделий, деталей и элементов следует
использовать обычные средства пожаротушения; при пожаре в закрытом помещении следует
пользоваться противогазами марки БКФ.
При сушке или сварке концов стальных труб, свободных от теплоизоляции, торцы теплоизоляции следует защищать жестяными разъемными экранами толщиной от 0,8 до 1 мм для предупреждения возгорания от пламени пропановой горелки, искр электродуговой сварки.
При термоусадке полиэтиленовых муфт и манжет пламенем пропановой горелки
необходимо следить за нагревом муфт, манжет и полиэтиленовых оболочек труб, не
допуская пережогов полиэтилена или его возгорания.
Отходы пенополиуретана и полиэтилена при резке изолированных труб и
освобождении стальных труб от изоляции должны быть сразу после окончания рабочей
операции собраны и складированы в специально отведенном на стройплощадке месте на
расстоянии не менее 2-х метров от теплоизолированных труб и деталей.
Теплоизоляция труб и деталей (вспененный пенополиуретан и полиэтилен) не
взрывоопасна, при обычных условиях не выделяет в окружающую среду токсичных веществ
и не оказывает при непосредственном контакте вредного влияния на организм человека. Обращение с ней не требует особых мер предосторожности (класс опасности 4 по ГОСТ 12.1.007).
(приготовление смеси пенополиуретана, заливка смеси в стык) должны производиться с применением специальных средств защиты (костюм хлопчатобумажный, спецобувь,
перчатки резиновые, рукавицы хлопчатобумажные, очки защитные).
При заливке пенополиуретаном стыков трубопроводов, прокладываемых в проходных каналах (тоннелях), необходимо пользоваться респиратором типа РУ-60М.
8.8 На месте заливки стыков пенополиуретаном должны находиться средства для дегазации применяемых веществ (10 % раствор аммиака, 5 % раствор соляной кислоты), а также аптечка с медикаментами (1,3 % раствор поваренной соли, 5 % раствор борной кислоты, 2 % раствор питьевой соды, раствор йода, бинт, вата, жгут). Необходимо помнить, что компонент "Б" смеси пенополиуретана (полиизоцианат) относится к ядовитым веществам.
9 Охрана окружающей среды
При прокладке тепловых сетей должны соблюдаться требования СНиП 3.05.03 по
охране окружающей среды.
Не допускается без получения в установленном порядке разрешения производить
работы по строительству теплосети.
Промывку трубопроводов следует выполнять с повторным использованием воды.
Слив воды из трубопроводов после промывки (дезинфекции) производить в места,
предусмотренные ППР.
Территория после окончания работ по устройству тепловой сети должна быть
очищена от отходов строительно-монтажных работ и восстановлена в соответствии с
требованиями проекта.
Отходы теплоизоляции из пенополиуретана и полиэтилена следует собрать для
последующего их вывоза на завод для утилизации либо захоронения в разрешенных местах.
Применение трубопроводов предварительно изолированных с устройством системы контроля изоляции позволяет остановить процесс повреждения трубопроводов от наружной коррозии.Более того,несомненные преимущества предизолированных трубопроводов-в обеспечении меньших потерь тепла за счет пенополиуретановой изоляции,в сравнении с обычной канальной прокладкой потери тепла уменьшаются примерно в 3-3,8 раза.
Прокладка предизолированных трубопроводов,кроме того,обладает значительными преимуществами по сравнению с традиционной,она не требует применения железобетонных изделий и конструкций,имеет значительно меньшую глубину заложения трубопроводов и сокращает сроки строительства в 3-4 раза.
Готовые предизолированные трубопроводы и фасонные изделия изготавливаются СКТБ «Сармат» согласно ТУ РБ 14739482.130-97.
Предизолированные трубы и детали выполняются из трубы стальной с теплоизоляционным покрытием из индустриального пенополиуретана (бесфреонового и озононеразрушаемого) с гидрозащитным покрытием из полиэтилена или оцинкованной жести.
Изоляция выполнена из жесткого пенополиуретана.Коэффициент теплопроводности-не более 0.033 Вт\мК.
Общая плотность-80 кг\м 3 .
Сопротивление на сжатие-не менее 0.3Мпа.
Сопротивление на срез-(0.15-0.4)Мпа.
Труба-оболочка выполнена из полиэтилена.Коэффициент теплопроводности-не более 0.43Вт\мК.
Плотность-950кг\м.
Срок службы-50 лет.
Трубы полиэтиленовые выполненные без шва,устойчивы к удару,коррозии,а также к действию ультрафиолетовых лучей.Для воздушной прокладки имеется оболочка из оцинкованной жести в виде спиральносвернутой трубы ТУ РБ 00012262-166-9.
Трубы ИЗОПРОФЛЕКС 0,6 МПа
КАСАФЛЕКС
Трубы ИЗОПРОФЛЕКС 75А 1,0 МПа
Трубы стальные в ППУ изоляции
Трубы стальные в ВУС изоляции
Трубы ИЗОПРОФЛЕКС Квадрига и Тандем
Конвекторы
Стальные панельные радиаторы
Подвижные опоры по ГОСТ 14911-82, ОСТ 36-94-83
Подвижные опоры тепловых сетей серия 5.903-10-13 выпуск 8-95
Неподвижные опоры тепловых сетей серия 5.903-10-13 выпуск 7-95
Подвижные опоры серия 4.903-10 выпуск 5
Неподвижные опоры серия 4.903-10 выпуск 4
Экономическая составляющая применения труб для централизованного теплообеспечения в наших городах определяется качеством и долговечностью трубопроводов и теплоизоляции. В России все предизолированные трубы, которые выпускаются, можно поделить на два типа - полимерные трубы и стальные. Теплоизолирующий слой - пенополиуретан ППУ. Он обладает структурой мелкоячеистой с замкнутыми порами. Достоинства ППУ - низкая теплопроводность и маленькое поглощение влаги. Слабая сторона - горючесть.
Основные виды предварительно изолированных труб, которые используются для тепловых сетей:
1. Стальные трубы в изоляции ППУ . Теплоизолированные трубы выпускаются согласно ГОСТ 30732-2006 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой». Трубы стальные в ППУ эксплуатируются при давлении до 1,6 МПа и температуре теплоносителя - до 1400 градусов (возможно повышение температуры не более, чем до 1500 градусов). Диаметр стальных труб - до 1420 мм. Защитная оболочка теплоизолированных труб изготавливается из ПЭ (для прокладки бесканальной), а также из стали оцинкованной (для прокладки надземной). Качество выпускаемой продукции определяется не только качеством стальных труб и её оболочки, но и технологией изготовления изоляции из ППУ.
Приоритет в использовании стальных предварительно изолированных труб обусловлен большим ассортиментом типоразмера, высокой термостойкостью, возможностью применения при высоком давлении, наличием в строительных и эксплутационных компаниях высококвалифицированных кадров. Самым главным недостатком стальных труб является низкая коррозионная стойкость. Применение проводников-индикаторов в системе оперативного дистанционного контроля (СОДК) необходимо при борьбе с коррозией. Их располагают в ППУ. Использование СОДК предоставляет возможность обнаружить участок с излишней влажностью изоляции, что способствует оперативному выполнению работ по ремонту теплоизолированных труб. Срок эксплуатации (согласно ГОСТ 30732-2006) предварительно изолированного трубопровода из стали (не меньше 30 лет) возможен только при очень качественном монтаже данного трубопровода, который соответствует всем нормативам по водоподготовке и при обязательном наличии СОДК. Одна и основных причин раннего износа стальных труб в ППУ - это намокание теплоизолятора, вследствие плохой герметичности внешней изоляции, при некачественном выполнении работ по изоляции стыков. Ещё одной причиной износа является технологический брак при проведении сварочных работ труб в ПЭ оболочках.
2. Полимерные трубы "Изопрофлекс" - это трубы из сшитого полиэтилена (РЕХ) в ППУ изоляции. Эти теплоизолированные трубы обладают хорошей гибкостью (радиус изгиба - приблизительно 1 м) и теплостойкостью до 95°С. Максимальное давление рабочее - до 1,0 МПа. Возможность использования длинномерных отрезков позволяет быстро произвести монтаж. Главные положительные особенности труб "Изопрофлекс" - гибкость, высокая химическая стойкость. Это дает возможность исключить СОДК. Но есть и недостатки - это большая толщина стенки трубы а, значит и, высокая стоимость. Эксплуатировать пластиковые трубопроводы дешевле, чем стальные. Нет необходимости в проведении ремонтных работ, вызванных коррозией, как у стальных труб. Отсутствуют затраты на обслуживание систем ОДК.
В России самый высокий уровень централизованного теплоснабжения (около 80 %). Общая протяженность тепловых сетей в двухтрубном исчислении с диаметрами труб от 57 до 1400 мм составляет около 260 тыс. км. Преобладающий способ прокладки тепловых сетей — в непроходных каналах с минераловатной теплоизоляцией.
Бесканальная прокладка, выполняемая из конструкций заводского изготовления с использованием изоляции из армопенобетона и битумосодержащих масс (битумоперлит, битумовермикулит, битумокерамзит), составляет 10 % от общей протяженности тепловых сетей. Около 90 % экономии топлива, полученной за счет комбинированных методов выработки тепла, теряется в тепловых сетях.
Срок службы тепловых сетей в полтора-два раза ниже, чем за рубежом, и не превышает 12-15 лет. Наиболее эффективным решением проблем является широкое внедрение в практику строительства тепловых сетей трубопроводов с пенополиуретановой теплоизоляцией типа «труба в трубе». Идея не нова. Еще в 1960х годах в СССР осуществлялись опытные работы по использованию полиэтиленовых труб и вспененных полимерных материалов для изоляции подземных тепловых сетей. Но тогда это направление не получило широкого распространения из-за ограниченного производства и дороговизны используемых полимерных материалов.
Технические требования к тепловой изоляции
Применяемые материалы должны обладать высокими теплоизоляционными свойствами (коэффициент теплопроводности материала не должен превышать 0,06 Вт/(м⋅°С), долговечностью (стойкостью к действию воды, химической и биологической агрессии), морозостойкостью и механической прочностью, пожарной и экологической безопасностью. Наиболее полно отвечает этим требованиям пенополиуретан.
Пенополиуретановая теплоизоляция обычно наносится на трубы в заводских условиях, а места стыков теплоизолируются на месте строительства после сварки и испытания трубопровода. В Западной Европе такие конструкции применяются с середины 1960х годов и отвечают европейским стандартам EN 253:1994, а также EN 448, EN 488 и EN 489.
Они обеспечивают следующие преимущества перед существующими конструкциями: повышение долговечности (ресурса) трубопроводов в два-три раза; снижение тепловых потерь в два-три раза; снижение эксплуатационных расходов в два раза (удельная повреждаемость снижается в 10 раз); снижение капитальных затрат в строительстве в два-три раза; наличие системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением теплоизоляции.
Предварительно изолированные трубы изготавливаются из различных материалов в зависимости от условий эксплуатации. Для строительства теплотрасс наиболее широко используются стальные трубы.
Соответствие предварительно изолированных труб государственным стандартам
Для изготовления изолированных труб используют стальные трубы наружными диаметрами 57-1020 мм, длиной до 12 м, соответствующие ГОСТ 550, 8731, 8733, 10705, 20295, требованиям действующих нормативных документов на тепловые сети и Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. Стальные отводы, тройники, переходы и другие детали должны соответствовать требованиям ГОСТ 17375, 17376 и 17378.
Главная причина широкого применения стальных труб объясняется их сравнительно низкой стоимостью, легкостью обработки в сочетании с высокой прочностью и возможностью использования традиционной сварки в качестве метода соединения труб. Чтобы избежать коррозии труб, необходимо использовать обработанную воду. Обработка воды зависит от местных условий, но обычно рекомендуется соблюдать следующие требования:
- рН = 9,5-10;
- отсутствие свободного кислорода;
- общее содержание солей 3000 мг/л.
Стандартная длина труб 6-12 м, но технология позволяет наносить теплоизоляцию на трубы любой длины и изготовленные из других материалов. Технические требования к изолированным трубам и деталям трубопровода зафиксированы в ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке», введенном в действие 01.07.01.
Стандарт распространяется на стальные трубы и фасонные изделия с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке, предназначенные для подземной бесканальной прокладки тепловых сетей со следующими расчетными параметрами теплоносителя: рабочим давлением до 1,6 МПа и температурой до 130 °C (допускается кратковременное повышение температуры до 150 °C). ГОСТ 30732-2001 составлен с учетом европейских стандартов:
- EN 253-1994 «Трубопроводы сварные, предварительно изолированные для подземных систем горячего водоснабжения. Система трубопроводов, состоящая из стального магистрального трубопровода с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочки из полиэтилена»;
- EN 448-1994 «Трубопроводы сварные, предварительно изолированные, для подземных систем горячего водоснабжения. Сборная арматура из стальных разводящих труб с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочкой из полиэтилена».
Тип и размерность
Для обеспечения максимальной эффективности (стоимость изоляции/тепловые потери) устанавливаются определенные диаметры наружной изоляции трубопроводов из пенополиуретана для различных климатических поясов. Трубы и фасонные изделия могут быть с толщиной изоляции двух типов: тип 1 — стандартный, тип 2 — усиленный. Защитные кожухи изготавливаются в виде тонкостенных труб из полиэтилена высокой плотности.
Они предназначены для трубопроводов, расположенных непосредственно в земле, обеспечивая их водонепроницаемость и механическую защиту (табл. 2). Для трубопроводов, расположенных над поверхностью земли, применяют защитную оболочку из оцинкованной стали с толщиной цинкового покрытия не менее 70 мкм. Размеры фасонных изделий (кроме диаметров стальной трубы и полиэтиленовой трубыоболочки) являются рекомендуемыми и определяются проектным решением.
Проектные решения обычно базируются на рекомендациях заводов-изготовителей. Например, некоторые компании сопровождают свою продукцию руководством по проектированию и строительству «Стальные трубопроводы с заводской теплоизоляцией». Толщину стенки трубы и фасонных деталей определяют расчетом и округляют ее до рекомендуемых толщин, которые приведены в приложении к стандарту.
Для изготовления гидроизолирующих трубоболочек используется полиэтилен высокой плотности марок 273-79, 273-80и 273-81, классифицируемый как ПЭ63. Европейские фирмы также используют полиэтилен ПЭ80, имеющий более высокие показатели по минимальной длительной прочности и стойкости к распространению трещин. Применяемый для тепловой изоляции жесткий полиуретановый пенопласт изготавливается из высокомолекулярных спиртов — полиола и изоцианата.
Пенопласт представляет собой однородную массу, имеющую среднюю величину пор 0,5 мм. Срок службы тепловой изоляции труб и фасонных изделий должен составлять не менее 25 лет. Пенополиуретан не оказывает вредного влияния на окружающую среду и обеспечивает высококачественную изоляцию при температурах до 130 °С.
Практика монтажа
Изолирование участков труб со сварными стыками или ремонт изоляции может производиться по одной из указанных схем:
- Установка изолирующих накладок из жесткого пенополиуретана с дальнейшим нанесением гидроизолирующего материала.
- Установка полиэтиленовых муфт с заливкой в полость муфты пенополиуретана.
Для гидроизоляции стыков широкое применение получили термоусаживающиеся полиэтиленовые оболочки, отличающиеся низкой стоимостью и простотой монтажа. Для изоляции стыков теплоизолированных труб с защитной оболочкой из оцинкованной стали применяются специальные стальные муфты. Они используются на прямых участках трубопровода, на отводах и ответвлениях для труб с диаметрами внешней оболочки 63-450 мм, а также при горячей врезке, когда ответвление устанавливается без отключения подачи.
Технология установки муфт проста и при этом используется минимум инструментов. Стык состоит из двух частей, скрепляемых с помощью специальных конусов или винтов. Герметик, расположенный между внешней оболочкой трубы и муфтой, делает стык влагонепроницаемым. Теплоизоляция производится с помощью пенопакетов, они просты в обращении и дают при заливке точную дозировку и однородность пенополиуретана.
Для изоляции и ремонта стыков труб диаметрами 90-1300 мм используются бандажные муфты из полиэтилена с закладной электроспиралью. Бандажные муфты выпускаются трех типов и отличаются способом фиксации на внешней оболочке в процессе сварки. Маленькие бандажные муфты применяются для труб с диаметрами внешней оболочки 90-200 мм. Бандажные муфты средних размеров применяются для диаметров 225-800 мм.
Для внешней оболочки диаметрами 800-1200 мм используются бандажные муфты, состоящие из двух частей. Все муфты поставляются со всеми необходимыми компонентами. Во время сварки муфты малых размеров прижимаются к полиэтиленовой оболочке трубы с помощью механических зажимов, а муфты средних и больших размеров — с помощью пневматических. Во всех случаях процесс сварки производится автоматически и контролируется с помощью специального сварочного компьютера.
Для обеспечения оптимальной адгезии между стальной трубой и пеноизоляцией все стальные трубы предварительно подвергаются пескоструйной обработке. Внешняя оболочка изготовлена из полиэтилена высокой плотности, а ее внутренняя поверхность обрабатывается коронным разрядом для получения оптимальной адгезии между полиэтиленом и пеноизоляцией.
Срок службы предварительно изолированных труб в системах ЦТ зависит от процесса старения самой трубы, включая возможную коррозию стальной трубы, температурное сопротивление пенополиуретанового изоляционного материала, а также полиэтиленовой оболочки. Другие критические факторы включают изменения прочностных характеристик вышеназванных материалов на протяжении длительного периода, влияние температур и давления, а также условия деформации в системе трубопроводов. Коррозия стальной трубы зависит от того, насколько система герметично закрыта от проникновения воды извне, поскольку внутренняя коррозия рабочей стальной трубы едва ли может наблюдаться в системах, эксплуатируемых на подготовленной воде.
Следовательно, непременным условием является соблюдение герметичности стыков трубы-оболочки. Напряжения и деформации зависят от условий эксплуатации, температурных режимов и давления, а также от технологии укладки труб и состояния окружающего грунта. В связи с тем что именно свойства материала (пенополиуретановая изоляция и полиэтиленовая оболочка) оказывают решающее влияние на срок службы предварительно изолированных труб в системах ЦТ, рассматривались характеристики двух свойств пенополиуретана, а именно: температурное сопротивление и прочность на сжатие.
Температурное сопротивление
В соответствии с требованиями европейского стандарта EN 253 срок службы предварительно изолированных труб должен составлять минимум 30 лет при условии постоянной эксплуатации системы с теплоносителем температурой 120 °C. В системе, где температура менее 95 °C, срок службы практически может быть неограниченным. На протяжении испытаний температура подаваемой воды варьировалась в диапазоне 100-115 °C, а температура 115 °C поддерживалась на протяжении трех самых холодных зимних месяцев.
Если предположить, что максимальная температура подаваемой воды будет 110 °C на оставшийся срок до конца года, то система будет иметь общий срок службы 75 лет, а это соответствует стандарту EN 253. Срок службы 75 лет не означает, что трубы не нуждаются в ремонте вообще. Это значит, что пенополиуретановый изоляционный материал, как предполагается, сохранит свои прочностные характеристики на протяжении указанного периода.
При проектировании системы ЦТ просчитывается определенное число циклов нагружений — температурные колебания от рабочих температур до температур грунта и обратно до рабочих температур на протяжении 30 лет, что используется при расчете усталостных характеристик. В России срок службы тепловой изоляции из пенополиуретана определяют по ГОСТ Р 30732, приложение Д — методика интегральной оценки срока службы пенополиуретановой изоляции тепловых сетей при переменном температурном графике теплоносителя.
Число циклов нагружений остается, хотя пенополиуретановый изоляционный материал сохраняет свои свойства и далее.
Прочность на сжатие
Предел прочности на сжатие для пенополиуретанового изоляционного материала ограничен и определяет условия максимального заглубления укладываемых труб и технологию укладки труб для систем ЦТ. Установлено, что при воздействии температуры 140 °C на протяжении длительного периода предел прочности на сжатие пенополиуретана с плотностью 75 кг/м3 падает до нуля на протяжении 15 месяцев.
При температуре, превышающей 125 °C, предел прочности на сжатие останется таким же, как и у нового пенополиуретана, приблизительно после двух лет эксплуатации. Ограниченный предел прочности на сжатие изоляционного материала диктует ограничения по максимальному заглублению укладываемых труб в системах ЦТ, особенно в случаях, когда требуется изменение направления трассы трубопровода. Для снижения давления грунта при горизонтальном перемещении труб в качестве альтернативы должны использоваться другие меры предосторожности.
Экономические обоснования
Данные в табл. 5 и 6 дают представление об экономической эффективности применения различных видов теплоизоляции. Видны преимущества ППУ-изоляции, которые подтверждены многолетним опытом эксплуатации тепловых сетей в России и зарубежных странах. Проектирование тепловых сетей осуществляется на основании действующих норм с использованием «Типовых решений прокладки трубопроводов в ППУ-изоляции», «Технологических карт для строителей», разработанных во ВНИПИ-энергопроме, и методических рекомендаций заводов-изготовителей.
Методики проектирования и расчета не отличаются от традиционной бесканальной прокладки. Максимально использованы существующие типовые строительные конструкции. Существует возможность отказаться от дренажа или перейти к его облегченным типам.
