Конструирование тепловых сетей

Проектирование тепловых сетей начинается с выбора трассы. Трасса тепловых сетей в городах должна размещаться преимущественно в отведенных для инженерных сетей технических полосах параллельно красным линиям улиц, дорог и проездов вне проезжей части и полосы древесных насаждений. На территории кварталов и микрорайонов допускается прокладка теплопроводов по проездам, не имеющим капитального дорожного покрытия, тротуарам и зеленым зонам. Диаметры трубопроводов, прокладываемых в кварталах или микрорайонах, по условиям безопасности следует выбирать не более 500 мм, а их трасса не должна проходить в местах возможного скопления населения (спортплощадки, скверы, дворы общественных зданий и др.). Допускается пересечение водяными тепловыми сетями диаметром условного прохода D_у = 300 мм и менее жилых и общественных зданий при условии прокладки сетей в технических подпольях, коридорах и тоннелях (высотой не менее 1,8 м) с устройством дренирующего колодца в нижней точке на выходе из здания. Пересечение тепловыми сетями детских, дошкольных, школьных и лечебно-профилактических учреждений не допускается. Пересечение дорог, проездов, других коммуникаций, а также зданий и сооружений следует, как правило, предусматривать под прямым углом. В населенных пунктах для тепловых сетей предусматривается, в основном, подземная прокладка. Надземная прокладка в городской черте может применяться на участках со сложными грунтовыми условиями, при пересечении железных дорог общей сети, рек, оврагов, при большой густоте подземных сооружений и в других случаях, регламентируемых [1]. Уклон тепловых сетей независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки должен быть не менее 0,002.

При выборе схемы магистральных тепловых сетей необходимо учитывать обеспечение надежности и экономичности их работы. Следует стремиться к наименьшей протяженности тепловых сетей, к меньшему количеству тепловых камер, применяя, по возможности, двухстороннее подключение кварталов. При прокладке в районе города двух и более крупных магистралей от одного источника следует предусматривать, при необходимости, устройство резервных перемычек между магистралями. Водяные тепловые сети следует принимать, как правило, 2-трубными, подающими теплоноситель одновременно на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды.

Схемы квартальных тепловых сетей принимаются тупиковыми, без резервирования. Для трубопроводов тепловых сетей, работающих при давлениях до 2,5 МПа и температурах теплоносителя до 200 ºС, следует предусматривать стальные электросварные трубы. Основные характеристики стальных труб для водяных тепловых сетей приведены в прил. 16 (табл. 16.1, 16.4).

Допущены к применению в тепловых сетях стойкие в отношении коррозии напорные бесшовные горячепрессованные трубы из чугуна с шаровидным графитом (трубы ВЧШГ) по ТУ 14-3-1848-92.

Арматуру в тепловых сетях следует применять стальную. Допускается применять арматуру из высокопрочного чугуна в районах с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования систем отопления t_о выше -40 ºС; из ковкого чугуна с t_о выше -30 ºС; из серого чугуна с t_о выше -10 ºС. На выводах тепловых сетей от источника теплоты, на вводах в центральные тепловые пункты и индивидуальные тепловые пункты с суммарной тепловой нагрузкой на отопление и вентиляцию 0,2 МВт и более должна предусматриваться стальная запорная арматура. Запорную арматуру в тепловых сетях следует предусматривать:

а) на трубопроводах выводов тепловых сетей от источников теплоты;

б) на трубопроводах водяных тепловых сетей Dу ≥ 100 мм на расстоянии не более 1 000 м друг от друга (секционирующие задвижки), допускается увеличивать расстояния между секционирующими задвижками для трубопроводов Dу = 400-500 мм – до 1 500 м, для трубопроводов Dу > 600 мм – до 3 000 м, для трубопроводов надземной прокладки Dу ≥ 900 – до 5 000 м;

в) в узлах на трубопроводах ответвлений Dу > 100 мм, а также в узлах на трубопроводах ответвлений к отдельным зданиям независимо от диаметров трубопроводов. При длине ответвлений к отдельным зданиям до 30 м и при Dу ≤ 50 мм допускается запорную арматуру на этих ответвлениях не устанавливать, при этом следует предусматривать запорную арматуру, обеспечивающую отключение группы зданий с суммарной тепловой нагрузкой, не превышающей 0,6 МВт. В нижних точках трубопроводов тепловых сетей необходимо предусматривать штуцера с запорной арматурой для спуска воды (спускные устройства). Спускные устройства должны обеспечить продолжительность опорожнения участка для трубопроводов Dу ≤ 300 мм – не более 2 ч; для трубопроводов Dу = 350-500 мм – не более 4 ч; для трубопроводов
Dу ≥ 600 – не более 5 ч.

Диаметры спускных устройств должны определяться по методике [1] и приниматься не менее указанных в табл. 1.6. В высших точках трубопроводов тепловых сетей должны предусматриваться штуцера с запорной арматурой для выпуска воздуха (воздушники), условный проход которых приведен в табл. 1.7. Данные по запорной арматуре приведены в прил. 16 (табл. 16.3). Следует отдавать предпочтение малогабаритной запорной арматуре (шаровым кранам, затворам).

После определения диаметров трубопроводов на схеме тепловых сетей должны быть расставлены неподвижные опоры, воспринимающие горизонтальные усилия вдоль оси теплопроводов. Неподвижные опоры в первую очередь устанавливают в местах размещения ответвлений, секционирующих задвижек, на участках самокомпенсации с углами поворота 90-130º. Далее расставляют промежуточные неподвижные опоры на протяженных прямолинейных участках. Максимальные расстояния между неподвижными опорами не должны превышать величин указанных в прил. 17. Неподвижные опоры следует предусматривать:

-упорные – при всех способах прокладки трубопроводов;

-щитовые – при бесканальной прокладке и прокладке в непроходных каналах при размещении опор вне камер;

-хомутовые – при прокладке надземной и в тоннелях (на участках с гибкими компенсаторами и самокомпенсацией).

Для восприятия вертикальных нагрузок от теплопроводов следует предусматривать подвижные опоры:

- скользящие – независимо от направления горизонтальных перемещений трубопроводов при всех способах прокладки и для всех диаметров труб;

- катковые – для труб диаметром 200 мм и более при осевом перемещении труб;

- шариковые – для труб диаметром 200 мм и более при горизонтальных перемещениях труб под углом к оси трассы (на углах поворотов с самокомпенсацией).

Конструкции подвижных и неподвижных опор приведены в прил. 16 (рис. 16.1-16.3).

Компенсация температурных деформаций в тепловых сетях обеспечивается компенсаторами – сальниковыми, сильфонными, радиальными, а также самокомпенсацией – использованием участков поворотов теплотрассы. Сальниковые компенсаторы имеют большую компенсирующую способность, малую металлоемкость, однако требуют постоянного наблюдения и обслуживания. В местах размещения сальниковых компенсаторов при подземной прокладке должны быть предусмотрены тепловые камеры. Сальниковые компенсаторы выпускаются Dу = 100-1 400 мм на условное давление до 2,5 МПа и температуру до 300 °С, односторонние и двусторонние. Сальниковые компенсаторы желательно применять на прямолинейных участках трубопроводов с большими диаметрами. Сильфонные компенсаторы выпускаются для трубопроводов диаметром от 50 до 1 000 мм. Они не требуют обслуживания и могут применяться при любых способах прокладки. Однако они имеют сравнительно небольшую компенсирующую способность (до 100 мм), и их допускается применять с использованием направляющих опор. Широкое применение получили радиальные (в основном П-образные) компенсаторы. Радиальные компенсаторы могут применяться для любых диаметров, они не требуют обслуживания, однако металлоемки, имеют значительную осевую реакцию и большее гидравлическое сопротивление по сравнению с сальниковыми и сильфонными. При решении вопросов компенсации температурных деформаций в тепловых сетях в первую очередь необходимо использовать для самокомпенсации естественные углы поворота трассы, и уже затем применять специальные компенсирующие устройства. Характеристики различных типов компенсаторов приведены в прил. 16 (табл. 16.2).

Подземная прокладка тепловых сетей может осуществляться в каналах и бесканально. Широкое распространение в настоящее время получила прокладка в непроходных каналах различных конструкций. Наиболее перспективны для строительства тепловых сетей непроходные каналы типа МКЛ, а также КЛп, обеспечивающие свободный доступ к трубопроводам при производстве сварочных, изолировочных и других видов работ. Конструкции непроходных каналов приведены в прил. 11 (рис. 11.4).

Бесканальную прокладку применяют для диаметров трубопроводов до 500 мм. Конструкции тепловой изоляции бесканальных прокладок должны иметь следующие качества:

-обеспечение основным теплоизоляционным слоем тепловых потерь не более нормируемых и отсутствие в составе теплоизоляции примесей, способных вызвать наружную коррозию;

-устойчивость физических и химических характеристик теплоизоляционных и антикоррозионных покрытий в течение нормативного срока службы;

-прочность, обеспечивающую надежную работу подземного теплопровода;

-индустриальность, сборность, а также возможность изготовления и нанесения изоляции в заводских условиях с высоким качеством работ;

-возможность транспортировки и удобство монтажа на трассах.

По конструкции бесканальные прокладки делятся на засыпные, сборные, литые и монолитные. Наиболее желательны для применения с учетом указанных ранее требований монолитные оболочки из пенополиуретана, полимербетона, армопенобетона, битумоперлита, битумокерамзита, фенольного поропласта, асфальтоизола. Выбор конструкции теплоизоляционного слоя и расчет его толщины как при канальной, так и при бесканальной прокладке следует выполнять в соответствии с рекомендациями [2, 4] с учетом параметров теплоносителя, условий эксплуатации и непревышения нормируемых тепловых потерь.

Для защиты наружной поверхности труб тепловых сетей от коррозии необходимо предусматривать защитное покрытие, конструкция которого может быть принята по [3]. При подземной прокладке для размещения запорной арматуры, спускных и воздушных устройств, сальниковых компенсаторов и другого оборудования, требующего постоянного доступа и обслуживания, устраиваются тепловые камеры. Размеры камеры принимаются из условий нормального обслуживания размещаемого в камере оборудования согласно [1, Прил. В]. Наименьшая высота камер 1,8 м. Строительная часть камер выполняется из сборного железобетона. Камеры при необходимости могут быть выполнены также из монолитного железобетона с отдельным перекрытием. В перекрытиях камер должно быть не менее двух люков D = 630 мм, расположенных по диагонали при внутренней площади камер до 6 м², и четырех люков при внутренней площади камер более 6 м². Под люками должны быть устроены лестницы или скобы. Днище камеры выполняется с уклоном не менее 0,02 в сторону водосборного приямка.

При пересечении теплопроводов с другими инженерными коммуникациями и сооружениями необходимо учитывать расстояния по вертикали и горизонтали согласно [1, Прил. Б].

Заглубление тепловых сетей от поверхности земли или дорожного покрытия должно приниматься не менее:

- до верха перекрытий каналов и тоннелей – 0,5 м;

- до верха перекрытий камер – 0,3 м;

- до верха оболочки бесканальной прокладки – 0,7 м.

На вводе тепловых сетей в здание допускается уменьшение заглубления теплотрассы при канальной прокладке до 0,3 м, при бесканальной прокладке – до 0,5 м.