Трасса и профиль теплопроводов.

При проектировании теплоснабжения новых районов на первом этапе требуется выбрать направление (трассу) тепловых сетей от источника тепла до потребителей. Производится это по тепловой кар­те района с учетом материалов геодезической съемки местности, плана существующих и намечаемых надземных и подземных соору­жений и коммуникаций, данных о характеристике грунтов и высоте стояния грунтовых вод и др.

При выборе трассы тепловых сетей исходят из следующих основ­ных условий: надежности теплоснабжения, быстрой ликвидации воз­можных неполадок и аварий, безопасности работы обслуживающего персонала, наименьшей длины тепловой сети и минимального объехма работ по ее сооружению. При этом учитывают также возможность совместной прокладки теплопроводов с другими инженерными сетя­ми (водопроводом, газопроводом, канализацией, электрическими ка­белями и др.), если это допускается по условиям надежности всех сетей и безопасности их обслуживания. Совместная прокладка мо­жет выполняться как подземным способом (в непроходных и про­ходных каналах, городских и внутриквартальных коллекторах), так и надземным (многоярусные опоры, мачты, эстакады). Такие реше­ния обычно приводят к снижению суммарных затрат на строительство и эксплуатацию инженерных сетей.

Рис 6 2 Разновидности схем тепловыч сетей А’—радиальная, б — кольцевая

В жилых районах городов трассу теплопроводов прокладывают,
как правило, в отведенных для инженерных сетей технических поло­сах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов вне проез­жей части и полосы зеленых насаждений. При обосновании допуска­ется прокладка теплопроводов под проезжей частью и тротуарами. Распределительные сети с <і=^300 мм прокладываются также в техниче­ских подпольях, коридорах и тоннелях (высотой не менее 1,6 м) жи­лых и общественных зданий.

Для уменьшения коррозии подземных теплопроводов при про­кладке трассы следует избегать пересечений и сближений с источни­ками блуждающих токов (трамвайными путями, отсасывающими кабелями постоянного тока и др.), заболоченными местами, участ­ками, подвергающимися затоплению, загрязненными территориями.

На территории, не подлежащей застройке, применяется, как пра­вило, надземная прокладка теплопроводов на низких опорах. При этом трасса тепловых сетей должна намечаться вдоль автомобильных дорог (за исключением насыпей дорог I, II и III категорий) или с учетом устройства дорог для строительства и обслуживания тепло­вых сетей. Не допускается по условиям надежности прокладка теп­лопроводов вдоль бровок оврагов, террас и искусственных выемок при просадочных грунтах. Для снижения затрат на строительство и эксплуатацию тепловых сетей следует избегать и пересечений рек, оврагов, заболоченных мест.

На площадках предприятий тепловые сети прокладываются обыч­но в специально отведенных технических полосах вне проезжей ча­сти совместно с технологическими трубопроводами независимо от па­раметров теплоносителя и среды как надземным, так и подземным способом.

Пересечение теплопроводов с инженерными сетями и различными сооружениями производится на разных уровнях с соблюдением опре­деленных расстояний между ними, а также с выполнением меро­приятий, устраняющих вредное взаимное влияние их. При этом для снижения затрат на строительство тепловых сетей и для повышения надежности теплоснабжения пересечение их со сложными коммуни­кациями (железными и автомобильными дорогами, трамвайными пу­тями, линиями метрополитена, реками и т. п.), зданиями и сооруже­ниями желательно производить под углом 90°; для линий метрополи­тена этот угол допускается уменьшать до 60°, для остальных — до 45°. Минимально допустимые расстояния в свету по горизонтали и вертикали от наружной грани строительных конструкций или обо­лочки бесканальной прокладки тепловых сетей до зданий, сооруже­ний, коммуникаций и инженерных сетей для различных случаев ука заны в СНиП П-Э6-73.

Выбранная трасса тепловых сетей наносится на план геодезиче­ской съемки местности с привязкой основных направлений к зда­ниям и другим сооружениям. По трассе для намечаемого типа про­кладки теплопровода на основе тепловых нагрузок потребителей оп­ределяются ориентировочно диаметры расчетных участков и затем типы и расположение компенсаторов и неподвижных опор, а также камер при подземной прокладке. Для снижения затрат на сооруже­ние подземных теплопроводов следует выбирать минимальное число камер, сооружая их только в местах установки приборов и оборудо­вания, нуждающегося в обслуживании: сальниковых компенсаторов, задвижек, дренажей. К уменьшению числа камер приводит использо­вание естественной компенсации, гибких (радиальных) и двусто­ронних осевых компенсаторов.

Рис. 6 3 Продольный профиль участка теплосети J — водопровод (водосток, канализация); 2 — электрокабель; 3 — воздушник; 4 — спускное уст» Ройство

По трассе тепловых сетей строится продольный профиль на основе натурной съемки и проекта вертикальной планировки (орга­низации рельефа) местности. На продольный профиль наносятся: пла­нировочные и черные отметки земли, уровень стояния грунтовых вод, существующие и проектируемые коммуникации и сооружения с указани­ем их отметок, уклоны участков тепловых сетей. Если теплопроводы проектируются с дренажем, его также отражают на профиле. В качест­ве примера на рис. 6.3 показаны трасса и профиль участка подземного теплопровода в непроходном канале.

Уклон тепловых сетей на участках должен приниматься не менее 0,002 независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки, за исключением отдельных участков: при пересечениях, прокладке по мостам и т. п., где допускается прокладка без уклона. На подводках к отдельным зданиям при подземной прокладке уклон должен выполняться от здания к ближайшей камере для пред­отвращения затопления подвалов зданий. На трассе тепловых сетей в низших точках намечаются спускные устройства, а в высших — воздушники, которые размещаются в камерах. Спуск воды из трубо­проводов осуществляется в сбросные колодцы с отводом воды из них самотеком или насосами (непосредственно из трубопроводов) в си­стемы канализации (при обеспечении температуры воды не выше 40°С) и в поглощающие колодцы.

Конструкция теплопроводов. Требования к теплопроводам.

В общем случае теплопровод состоит из трех основных элементов:

1) рабочего трубопровода, по которому транспортируется теплоноситель и который в современных условиях обычно выполняется из стальных труб, соединенных между собой с помощью сварки;

2) изоляционной конструкции, предназначенной для защиты наружной поверхности стального трубопровода от коррозии и теплопровода в целом от тепловых потерь;

3) Несущей конструкции, воспринимающей весовую нагрузку теплопровода и другие усилия, возникающие при его работе, а также разгружающей стальной трубопровод и его изоляционную конструкцию от нагрузки окружающей среды (веса грунта, движущегося наземного транспорта, ветра и т.д.).

В зависимости от используемых материалов изоляционная конструкция теплопровода может выполняться как в виде одного элемента, так и в виде нескольких последовательно
соединенных элементов, например нескольких наложенных друг на друга слоев изоляции, каждый из которых выполняет отдельную задачу (антикоррозионную защиту, тепловую защиту, защиту изоляции от влаги).

Современные теплопроводы должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) надежная прочность и герметичность трубопроводов и установленной на них арматуры при ожидаемых в эксплуатационных условиях давлениях и температурах теплоносителя;

2) высокое и устойчивое в эксплуатационных условиях тепло- и электросопротивление, а также низкие воздухопроницаемость и водопоглощение изоляционной конструкции;

3) индустриальность и сборность; возможность изготовления в заводских условиях всех основных элементов теплопровода, укрупненных до пределов, определяемых типом и
мощностью подъемно-транспортных средств; сборка теплопроводов на трассе из
готовых элементов;

4) возможность механизации всех трудоемких процессов строительства и монтажа;

5) ремонтопригодность, т.е. возможность быстрого обнаружения причин возникновения отказов или повреждений и устранение их и их последствий путем про ведения ремонта
в заданное время;

б) экономичность при строительстве и эксплуатации.

Все подземные теплопроводы работают в условиях высокой влажности и повышенной температуры окружающей среды, т.е. в условиях весьма благоприятных для коррозии металлических сооружений. Поэтому важнейшим элементом является изоляционная конструкция, назначение которой не только защита теплопровода от тепловых потерь, но и
защита трубопровода от наружной коррозии.

Высокое тепловое сопротивление изоляционной конструкции, что означает низкий коэффициент теплопроводности изоляционного слоя, необходимо для снижения тепловых потерь теплопровода.

Требование низкого влагопоглощения также связано с задачей снижения тепловых потерь, так как при увлажнении изоляционного слоя повышается его теплопроводность и возрастают тепловые потери.

Наружная поверхность стальных подземных трубопроводов подвержена воздействию электрохимической и электрической коррозии. Основным агентом, вызывающим коррозию подземных теплопроводов, является кислород, растворенный во влаге, поступающей из окружающего грунта через изоляцию к поверхности трубы. Процесс коррозии интенсифицируется при наличии во влаге, поступающей из грунта, или в изоляционном слое, через который проходит влага, агрессивных веществ: диоксида углерода (СО₂) сульфатов (SО₄) или хлоридов (С1).

Другим источником поступления кислорода к наружной поверхности стального трубопровода является воздух. Обогащая влагу кислородом, воздух интенсифицирует коррозию. Поэтому для защиты наружной поверхности стальных трубопроводов от электрохимической коррозии необходимо обеспечить не только низкое водопоглощение, но и низкую воздухопроницаемость изоляционной конструкции.

В том случае, когда изоляционный слой выполнен из пористого материала, например минеральной ваты, пенобетона, битумоперлита и др., необходимо защитить его от внешней влаги и воздуха наружным покрытием из материала с низким водопоглощением и низкой воздухопроницаемостью, например из полиэтилена или изола. Основной метод защиты подземных теплопроводов от электрохимической коррозии заключается в выполнении изоляционного слоя из материала с высоким влаго и электросопротивлением.

Из современных антикоррозионных покрытий наиболее надежным и долговечным при температуре С°теплоносителя до 200 является стеклоэмалевое покрытие, выполняемое из рекомендованных Всероссийским научно-исследовательским институтом строительства трубопроводов (ВНИИСТ) силикатных эмалей 105Т и 64/64, накладываемых на предварительно очищенную поверхность стальных труб.

Источниками электрической коррозии стальных подземных теплопроводов обычно служат установки постоянного тока, например электрифицированные железные дороги и трамваи, с рельсовых путей которых электрический ток стекает в землю. В анодных зонах, где ток стекает с металлических трубопроводов в грунт, происходит разрушение трубопроводов. Соотношение между током, текущим по рельсам, и блуждающим током определяется соотношением электрических сопротивлений рельсов и системы почва—подземные сооружения.

Для ограничения натекания блуждающих токов на подземные теплопроводы могут быть использованы разные методы или их комбинации, в том числе:

1) создание высокого электрического сопротивления между металлическим трубопроводом и окружающей средой на всем его протяжении (выполнение теплоизоляционной конструкции из материала с высоким электрическим сопротивлением или наложение на наружную поверхность трубопровода покровного слоя, имеющего высокое электросопротивление);

2) увеличение переходного электрического сопротивления на границе рельсы — грунт (укладка рельсовых путей на основание из битумизированного гравия, имеющего повышенное электросопротивление);

3) повышение электрического сопротивления грунта вокруг теплопровода;

4) повышение продольного электрического сопротивления теплопровода путем его электрического секционирования (установка электроизолирующих прокладок между фланцами и электроизолирующих футляров на болтах в местах соединения отдельных секций трубопроводов);

5) увеличение продольной электропроводности рельсового пути посредством установки электропроводящих перемычек между отдельными звеньями рельсов в местах их стыковки.