Прокладка тепловых сетей открытым способом

Тепловые сети. Способы прокладки теплопроводов

Тепловая энергия в виде горячей воды или пара транспортируется от источника теплоты (ТЭЦ или крупной котельной) к тепловым потребителям по специальным трубопроводам, называемым тепловыми сетями.

Тепловая сеть — один из наиболее дорогостоящих и трудоемких элементов систем централизованного теплоснабжения. Она представляет собой теплопроводы — сложные сооружения, состоящие из соединённых между собой сваркой стальных труб, тепловой изоляции, компенсаторов тепловых удлинений, запорной и регулирующей арматуры, строительных конструкций, подвижных и неподвижных опор, камер, дренажных и воздухоспускных устройств. Проектирование тепловых сетей производят с учётом положений и требований СНиП 2.04.07—86 «Тепловые сети».

По количеству параллельно проложенных теплопроводов тепловые сети могут быть однотрубными, двухтрубными и многотрубными. Однотрубные сети наиболее экономичны и просты. В них сетевая вода после систем отопления и вентиляции должна полностью использоваться для горячего водоснабжения. Однотрубные тепловые сети являются прогрессивными, с точки зрения значительного ускорения темпов строительства тепловых сетей. В трехтрубных сетях две трубы используют в качестве подающих для подачи теплоносителя с разными тепловыми потенциалами, а третью трубу в качестве общей обратной. В четырехтрубных сетях одна пара теплопроводов обслуживает системы отопления и вентиляции, а другая — систему горячего водоснабжения и технологические нужды.

В настоящее время наибольшее распространение получили двухтрубные тепловые сети, состоящие из подающего и обратного теплопроводов для водяных сетей и паропровода с конденсатопроводом для паровых сетей. Благодаря высокой аккумулирующей способности воды, позволяющей осуществлять дальнее теплоснабжение, а также большей экономичности и возможности центрального регулирования отпуска теплоты потребителям, водяные сети имеют более широкое применение, чем паровые.

Водяные тепловые сети по способу приготовления воды для горячего водоснабжения разделяются на закрытые и открытые. В закрытых сетях для горячего водоснабжения используется водопроводная вода, нагреваемая сетевой водой в водоподогревателях. При этом сетевая вода возвращается на ТЭЦ или в котельную. В открытых сетях вода для горячего водоснабжения разбирается потребителями непосредственно из тепловой сети и после использования её в сеть уже не возвращается. Качество воды в открытой тепловой сети должно отвечать требованиям ГОСТ 2874—82*.

Тепловые сети разделяют на магистральные, прокладываемые на главных направлениях населенных пунктов, распределительные — внутри квартала, микрорайона и ответвления к отдельным зданиям.

Рис. 9.2

Радиальные сети (тупиковые) (рис. 9.2а) сооружают с постепенным уменьшением диаметров теплопроводов в направлении от источника теплоты. Такие сети наиболее просты и экономичны по начальным затратам. Их основной недостаток — отсутствие резервирования. Во избежание перерывов в теплоснабжении (в случае аварии на магистрали радиальной сети прекращается теплоснабжение потребителей, присоединенных на аварийном участке) должно предусматриваться резервирование подачи теплоты потребителям за счёт устройства перемычек между тепловыми сетями смежных районов и совместной работы источников теплоты (если их несколько). Радиус действия водяных сетей во многих городах достигает значительной величины (15—20 км).

Устройством перемычек тепловая сеть превращается в радиально-кольцевую, происходит частичный переход к кольцевым сетям. Для предприятий, в которых не допускается перерыв в теплоснабжении, предусматривают дублирование или кольцевые (с двусторонней подачей теплоты) схемы тепловых сетей (рис. 9.2б). Хотя кольцевание сетей существенно удорожает их, но зато в крупных системах теплоснабжения значительно повышается надёжность теплоснабжения, создаётся возможность резервирования, а также повышается качество гражданской обороны.

Паровые сети устраивают преимущественно двухтрубными. Возврат конденсата осуществляется, по отдельной трубе — конденсатопроводу. Пар от ТЭЦ по паропроводу со скоростью 40—60 м/с и более идёт к месту потребления. В тех случаях, когда пар используется в теплообменниках, конденсат его собирается в конденсатных баках, откуда насосами по конденсатопроводу возвращается на ТЭЦ.

Рис. 9.3

По способу прокладки тепловые сети делят на подземные и надземные (воздушные). Надземная прокладка труб (на отдельно стоящих мачтах или эстакадах, на кронштейнах, заделываемых в стены здания) применяется на территориях промышленных предприятий, при сооружении тепловых сетей вне черты города, при пересечении оврагов и т.д. (рис. 9.3). Надземная прокладка тепловых сетей рекомендуется преимущественно при высоком стоянии грунтовых вод.

Преобладающим способом прокладки трубопроводов тепловых сетей является подземная прокладка: в проходных каналах и коллекторах совместно с другими коммуникациями; в полупроходных и непроходных каналах; бесканальная (в защитных оболочках различной формы и с засыпной теплоизоляцией).

Наиболее совершенный, но и более дорогой способ представляет собой прокладка теплопроводов в проходных каналах , которые применяют при наличии нескольких теплопроводов больших диаметров. При температуре воздуха в каналах более 50°С предусматривают естественную или механическую вентиляцию.

Тепловые сети в целом, особенно магистральные, являются серьёзным и ответственным сооружением. Их стоимость, по сравнению с затратами на строительство ТЭЦ, составляет значительную часть. Распределение стоимости прокладки тепловых сетей между строительными, монтажными и изоляционными работами может быть представлено в следующем виде: 1) стоимость строительных работ для внутриквартальных и межквартальных тепловых сетей в сухих грунтах составляет 80% и в мокрых — 90% общей стоимости трассы, остальные 1O—20% соответственно составляют стоимость монтажных и изоляционных работ; 2) стоимость строительных работ для магистральных тепловых сетей в сухих грунтах составляет в среднем 55%, в мокрых — 75%.

Бесканальный способ прокладки теплопровода — самый дешёвый. Применение его позволяет снизить на 30—40% строительную стоимость тепловых сетей, значительно уменьшить трудовые затраты и расход строительных материалов. Блоки теплопроводов изготовляют на заводе. Монтаж теплопроводов на трассе сводится лишь к укладке автокраном блоков в траншею и сварке стыков.

Заглубление тепловых сетей от поверхности земли или дорожного покрытия до верха перекрытия канала или коллектора принимается, м: при наличии дорожного покрытия — 0,5, без дорожного покрытия — 0,7, до верха оболочки бесканальной прокладки — 0,7, до верха перекрытия камер — 0,3.

В настоящее время свыше 80% тепловых сетей проложены в непроходных каналах, около 10% — надземные, 4% — в проходных каналах и тоннелях и около 6% — бесканальные. Средний срок службы подземных канальных теплопроводов вдвое меньше нормативного и не превышает в среднем 10—12 лет, а бесканальных с изоляцией на битумовяжущей основе — не более 6—8 лет. Основной причиной повреждений является наружная коррозия, возникающая из-за отсутствия или некачественного нанесения антикоррозионных покрытий, неудовлетворительного качества или состояния покровных слоёв, допускающих избыточное увлажнение изоляции, а также вследствие затопления каналов из-за неплотностей конструкций. Как у нас в стране, так и за рубежом ведётся постоянный поиск, а в последние годы особенно интенсивно, в направлении повышения долговечности теплопроводов, надёжности их работы и снижения затрат на их сооружение.

Источник

Выбор способа прокладки тепловых сетей

Тепловые сети по способу прокладки де­лятся на подземные и надземные (воз­душные). Подземная прокладка трубопрово­дов тепловых сетей выполняется: в каналах непроходного и полупроходного поперечно­го сечения, в туннелях (проходных каналах) высотой 2 м и более, в общих коллекторах для совместной прокладки трубопроводов и кабелей различного назначения, во внутриквартальных коллекторах и технических под­польях и коридорах, бесканально.

Надземная прокладка трубопроводов выполняется на отдельно стоящих мачтах или низких опорах, на эстакадах со сплошным пролетным строением, на мачтах с подвеской труб на тягах (вантовая кон­струкция) и на кронштейнах.

К особой группе конструкций относятся специальные сооружения: мостовые пере­ходы, подводные переходы, тоннельные пе­реходы и переходы в футлярах. Эти сооруже­ния, как правило, проектируются и строятся по отдельным проектам с привлечением спе­циализированных организаций.

Выбор способа и конструкций проклад­ки трубопроводов обуславливается многими факторами, основными из которых являют­ся: диаметр трубопроводов, требования экс­плуатационной надежности теплопроводов, экономичность конструкций и способ выпол­нения строительства.

При размещении трассы тепловых сетей в районах существующей или перспективной городской застройки по архитектурным со­ображениям обычно принимается подземная прокладка трубопроводов. В строительстве подземных тепловых сетей наибольшее при­менение получила прокладка трубопроводов в непроходных и полупроходных каналах.

Канальная конструкция имеет ряд по­ложительных свойств, отвечающих специфи­ческим условиям работы горячих трубо­проводов. Каналы являются строительной конструкцией, ограждающей трубопроводы и тепловую изоляцию от непосредственного контакта, с грунтом, оказывающим на них как механические, так и электрохимические воздействия. Конструкция канала полностью разгружает трубопроводы от действия массы грунта и временных транспортных нагрузок, поэтому при их расчете на прочность учиты­ваются только напряжения, возникающие от внутреннего давления теплоносителя, соб­ственного веса и температурных удлинений трубопровода, которые можно определить с достаточной степенью точности.

Прокладка в каналах обеспечивает сво­бодное температурное перемещение трубо­проводов как в продольном (осевом), так и в поперечном направлении, что позволяет использовать их самокомпенсирующую спо­собность на угловых участках трассы тепло­вой сети.

Использование при канальной проклад­ке естественной гибкости трубопроводов для самокомпенсации дает возможность сокра­тить количество или полностью отказаться от установки осевых (сальниковых) компен­саторов, требующих сооружения и обслужи­вания камер, а также гнутых компенсаторов, применение которых нежелательно в город­ских условиях и приводит к увеличению за­трат труб на 8-15%.

Конструкция канальной прокладки яв­ляется универсальной, так как может быть применена при различных гидрогеологиче­ских грунтовых условиях.

При достаточной герметичности строи­тельной конструкции канала и исправно ра­ботающих дренажных устройствах создают­ся условия, препятствующие проникновению в канал поверхностных и грунтовых вод, что обеспечивает неувлажняемость тепловой изоляции и предохраняет от коррозии на­ружную поверхность стальных труб. Трасса тепловых сетей, прокладываемых в каналах (в отличие от бесканальной), может быть выбрана без значительных трудностей по проезжей и непроезжей территории города совместно с другими коммуникациями, в об­ход или с небольшим приближением к суще­ствующим сооружениям, а также с учетом различных планировочных требований (пер­спективные изменения рельефа местности, назначения территории и пр.).

Одним из положительных свойств ка­нальной прокладки является возможность применения в качестве подвесной теплоизо­ляции трубопроводов легких материалов (из­делия из минеральной ваты, стекловолокна и др.) с малым коэффициентом теплопро­водности, что позволяет снизить тепловые потери в сетях.

По эксплуатационным качествам про­кладка тепловых сетей в непроходных и по­лупроходных каналах имеет существенные различия. Непроходные каналы, недоступ­ные для осмотра без вскрытия дорожной одежды, разработки грунта и разборки строительной конструкции, не позволяют об­наружить возникшие повреждения теплоизо­ляции и трубопроводов, а также профилактически их устранить, что приводит к необ­ходимости производства ремонтных работ в момент аварийных повреждений.

Несмотря на недостатки, прокладка в непроходных каналах является распростра­ненным типом подземной прокладки теп­ловых сетей.

В полупроходных каналах, доступных для прохода эксплуатационного персонала (при отключенных теплопроводах), осмотр и обнаружение повреждений теплоизоляции, труб и строительных конструкций, а также их текущий ремонт могут быть в большин­стве случаев выполнены без разрытия и раз­борки канала, что значительно увеличивает надежность и срок службы тепловых сетей. Однако внутренние габариты полупроход­ных каналов превышают габариты непро­ходных каналов, что, естественно, увеличи­вает их строительную стоимость и расход материалов. Поэтому полупроходные ка­налы применяются главным образом при прокладке трубопроводов больших диамет­ров или на отдельных участках тепловых се­тей при прохождении трассы по территории, не допускающей производства разрытий, а также при большой глубине заложения ка­налов, когда засыпка над перекрытием пре­вышает 2,5 м.

Как показывает опыт эксплуатации, тру­бопроводы больших диаметров, проложен­ные в непроходных каналах, недоступных для осмотра и текущего ремонта, наиболее подвержены аварийным повреждениям по причине наружной коррозии. Эти поврежде­ния приводят к длительному прекращению теплоснабжения целых жилых районов и промышленных предприятий, производству аварийно-восстановительных работ, дезорга­низации движения транспорта, нарушению благоустройства, что связано с большими материальными затратами и опасностью для эксплуатационного персонала и населения. Ущерб, наносимый в результате поврежде­ний трубопроводов больших диаметров, не идет ни в какое сравнение с повреждениями трубопроводов средних и малых диаметров.

Учитывая, что удорожание строитель­ства одноячейковых полупроходных каналов по сравнению с каналами непроходными при диаметре тепловых сетей 800 — 1200 мм не­значительно, следует рекомендовать их при­менение во всех случаях и на всем протяже­нии тепломагистралей указанных диаметров. Рекомендуя прокладку трубопроводов боль­ших диаметров в полупроходных каналах, нельзя не отметить их преимущества перед непроходными каналами по степени ремон­топригодности, а именно возможности заме­нять в них изношенные трубопроводы на значительном протяжении без разрытия и разборки строительной конструкции с при­менением закрытого способа производства монтажных работ.

Сущность закрытого способа замены из­ношенных трубопроводов состоит в извлече­нии их из канала путем горизонтального перемещения одновременно с монтажом новых изолированных трубопроводов с по­мощью домкратной установки.

Необходимость в сооружении туннелей (проходных каналов) возникает, как правило, на головных участках магистральных тепло­вых сетей, отходящих от крупных ТЭЦ, когда приходится про­кладывать большое количество трубопрово­дов горячей воды и пара. В таких тепло­фикационных туннелях прокладка кабелей сильных и слабых токов не рекомендуется из-за практической невозможности создания в нем требуемого постоянного температур­ного режима.

Теплофикационные туннели сооружают­ся главным образом на транзитных участках трубопроводов большого диаметра, прокла­дываемых от ТЭЦ, размещенных на пери­ферии города, когда надземная прокладка трубопроводов не может быть допущена по архитектурно-планировочным соображе­ниям.

Туннели должны размещаться в наибо­лее благоприятных гидрогеологических усло­виях, чтобы избежать устройства глубоко расположенного попутного дренажа и дре­нажных насосных станций.

Общие коллекторы, как правило, сле­дует предусматривать в следующих случаях: при необходимости одновременного разме­щения двухтрубных тепловых сетей диамет­ром от 500 до 900 мм, водопровода диа­метром до 500 мм, кабелей связи 10 шт. и более, электрических кабелей напряжением до 10 кВ в количестве 10 шт. и более; при реконструкции городских магистралей с раз­витым подземным хозяйством; при недо­статке свободных мест в поперечном про­филе улиц для размещения сетей в транше­ях; на пересечениях с магистральными ули­цами.

В исключительных случаях по согласо­ванию с заказчиком и эксплуатационными организациями допускается прокладка в кол­лекторе трубопроводов диаметром 1000 мм и водоводов до 900 мм, воздуховодов, холодопроводов, трубопроводов оборотного во­доснабжения и других инженерных сетей. Прокладка газопроводов всех видов в общих городских коллекторах запрещается [ 1 ].

Общие коллекторы следует проклады­вать вдоль городских улиц и дорог прямоли­нейно, параллельно оси проезжей части или красной линии. Целесообразно размещать коллекторы на технических полосах и под полосами зеленых насаждений. Продольный профиль коллектора должен обеспечивать самотечный отвод аварийных и грунтовых вод. Уклон лотка коллектора следует при­нимать не менее 0,005. Глубину коллектора необходимо назначать с учетом глубины за­ложения пересекаемых коммуникаций и дру­гих сооружений, несущей способности кон­струкций и температурного режима внутри коллектора.

Принимая решение о прокладке трубо­проводов в туннеле или коллекторе, следует учитывать возможность обеспечения отвода дренажных и аварийных вод из коллектора в существующие ливневые стоки и есте­ственные водоемы. Размещение коллектора в плане и профиле по отношению к зданиям, сооружениям и параллельно прокладывае­мым коммуникациям должно обеспечивать возможность производства строительных ра­бот без нарушения прочности, устойчивости и рабочего состояния этих сооружений и коммуникаций.

Туннели и коллекторы, размещаемые вдоль городских улиц и дорог, как правило, сооружаются открытым способом с приме­нением типовых сборных железобетонных конструкций, надежность которых должна быть проверена с учетом конкретных мест­ных условий трассы (характеристики гидро­геологических условий, транспортных нагру­зок и пр.).

В зависимости от количества и вида ин­женерных сетей, прокладываемых совместно с трубопроводами, общий коллектор может быть одно- и двухсекционным. Выбор кон­струкции и внутренних габаритов коллек­тора должен производиться также в зависи­мости от наличия прокладываемых комму­никаций.

Проектирование общих коллекторов должно проводиться в соответствии со схе­мой их сооружения на перспективу, состав­ленной с учетом основных положений гене­рального плана развития города на расчет­ный срок. При строительстве новых районов с озелененными улицами и свободной плани­ровкой жилой застройки тепловые сети вме­сте с другими подземными сетями разме­щают вне проезжей части — под технически­ми полосами, полосами зеленых насаждений, а в исключительных случаях — под тротуа­рами. Рекомендуется размещать инженерные подземные сети на незастроенных террито­риях вблизи полосы отвода улиц и дорог.

Прокладка тепловых сетей на террито­рии вновь строящихся районов может быть выполнена в коллекторах, сооружаемых в жилых кварталах и микрорайонах для раз­мещения инженерных коммуникаций, обслу­живающих данную застройку [ 2 ], а также в технических подпольях и технических кори­дорах зданий.

Прокладка распределительных тепловых сетей диаметром до D_у 300 мм в техниче­ских коридорах или подвалах зданий высо­той в свету не менее 2 м допускается при условии создания возможности их нормаль­ной эксплуатации (удобство обслуживания и ремонта оборудования). Трубопроводы должны укладываться на бетонные опоры или кронштейны, а компенсация темпера­турных удлинений осуществляться за счет П-образных гнутых компенсаторов и угло­вых участков труб. Технические подполья должны иметь два входа, не сообщающиеся с входами в жилые помещения. Электропро­водка должна выполняться в стальных тру­бах, а конструкция светильников — исклю­чать доступ к лампам без специальных приспособлений. Запрещается в местах про­хождения трубопровода устраивать склад­ские или другие помещения. Прокладку теп­ловых сетей в микрорайонах по трассам, со­впадающим с другими инженерными комму­никациями, следует предусматривать совме­щенную в общих траншеях с размещением трубопроводов в каналах или бесканально.

Способ надземной (воздушной) про­кладки тепловых сетей имеет ограниченное применение в условиях сложившейся и пер­спективной застройки города из-за архитек­турно-планировочных требований, предъяв­ляемых к сооружениям такого вида.

Надземная прокладка трубопроводов широко применяется на территории про­мышленных зон и отдельных предприятий, где они размещаются на эстакадах и мачтах совместно с производственными паропрово­дами и технологическими трубопроводами, а также на кронштейнах, укрепляемых на стенах зданий.

Значительное преимущество имеет над­земный способ прокладки по сравнению с подземным при строительстве тепловых се­тей на территориях с высоким уровнем стоя­ния грунтовых вод, а также при просадочных грунтах и в районах вечной мерзлоты.

Следует принимать во внимание, что конструкция тепловой изоляции и собствен­но трубопроводы при воздушной прокладке не подвергаются разрушающему действию грунтовой влаги, а поэтому существенно по­вышается их долговечность и снижаются тепловые потери. Существенным является также экономичность надземной прокладки тепловых сетей. Даже при благоприятных грунтовых условиях по стоимости капиталь­ных затрат и расходу строительных материа­лов воздушная прокладка трубопроводов средних диаметров экономичнее подземной прокладки в каналах на 20 — 30%, а при больших диаметрах — на 30 — 40%.

В связи с возросшим проектированием и строительством загородных ТЭЦ и атомных станций теплоснабжения (АСТ) для централизованного теплоснабжения крупных городов большое значение приобретают во­просы повышения эксплуатационной надеж­ности и долговечности транзитных тепломагистралей большого диаметра (1000 — 1400 мм) и протяженности при одновремен­ном снижении их металлоемкости и расходо­вании материальных ресурсов. Имеющийся опыт проектирования, строительства и экс­плуатации надземных тепломагистралей большого диаметра (1200—1400 мм) протя­женностью 5—10 км дал положительные ре­зультаты, что указывает на необходимость их дальнейшего сооружения. Особенно целе­сообразна надземная прокладка тепломаги­стралей при неблагоприятных гидрогеологи­ческих условиях, а также на участках трассы, расположенных на незастраиваемой терри­тории, вдоль автомобильных дорог и на пересечении небольших водных преград и оврагов.

При выборе способов и конструкций прокладки тепловых сетей должны учиты­ваться особые условия строительства в райо­нах: с сейсмичностью 8 баллов и более, рас­пространения вечномерзлых и просадочных от замачивания грунтов, а также при нали­чии торфяных и илистых грунтов. Дополни­тельные требования к тепловым сетям в особых условиях строительства изложены в СНиП 2.04.07-86*.

Источник