Способи прокладання теплових металів
Теплова енергія у вигляді гарячої води або пари транспортується від джерела теплоти (ТЕЦ або великої котельні) до теплових споживачів спеціальними трубопроводами, які називаютьтепловими мережами.
Теплова мережа - один з найбільш трудомістких елементів систем централізованого теплопостачання. Вона являє собою теплопроводи-складні споруди, що складаються із з'єднаних між собою зварюванням сталевих труб, теплової ізоляції, компенсаторів теплових подовжень, запірної та регулюючої арматури, будівельних конструкцій, рухомих і нерухомих опор, камер, дренажних та повітрозпускних пристроїв.
За кількістю паралельно прокладених теплопроводів теплові мережі можуть бути однотрубними, двотрубними і багатотрубними.
Однотрубні мережі найбільш економічні та прості. У них мережна вода після систем опалення та вентиляції повинна повністю використовуватись для гарячого водопостачання.Однотрубні теплові мережі є прогресивними, з погляду значного прискорення темпів будівництва теплових мереж. Утритрубних мережах дві труби використовують як подають для подачі теплоносія з різними тепловими потенціалами, а третю трубу - як загальну зворотну. Учотирьохтрубних мережах одна пара теплопроводів обслуговує системи опалення та вентиляції, а інша - систему гарячого водопостачання та технологічні потреби.
В даний час найбільшого поширення набулидвотрубні теплові мережі, що складаються з подавального та зворотного теплопроводів для водяних мереж та паропроводу з конденсатопроводом для парових мереж. Завдяки високій акумулюючій здатності води, що дозволяє здійснювати дальнє теплопостачання, а також більшійекономічності та можливості центрального регулювання відпуску теплоти споживачам, водяні мережі мають ширше застосування, ніж парові.
Водяні теплові мережі за способом приготування води для гарячого водопостачання поділяються назакриті та відкриті. Узакритих мережах для гарячого водопостачання використовується водопровідна вода, що нагрівається мережевою водою у водопідігрівачах. При цьому мережева вода повертається на ТЕЦ або котельню. У відкритих мережах вода для гарячого водопостачання розбирається споживачами безпосередньо з теплової мережі та після використання її до мережі вже не повертається.
Теплові мережі поділяють намагістральні, що прокладаються на головних напрямках населених пунктів,розподільні - усередині кварталу, мікрорайону та відгалуження до окремих будівель.
Радіальні мережі (рис. 1а) споруджують із поступовим зменшенням діаметрів теплопроводів у напрямку від джерела теплоти. Такі мережі найбільш прості та економічні за початковими витратами. Їх основний недолік — відсутність резервування. Щоб уникнути перерв у теплопостачанні (у разі аварії на магістралі радіальної мережі припиняється теплопостачання споживачів, приєднаних на аварійній ділянці), повинно передбачатися резервування подачі теплоти споживачам за рахунок улаштування перемичок між тепловими мережами суміжних районів та спільної роботи джерел теплоти (якщо їх кілька). Радіус дії водяних мереж у багатьох містах досягає значної величини (15-20 км).
Мал. 1. Схеми теплових мереж: тупикова(а)і кільцева (б)
1 променевий магістральний теплопровід; 2 - теплові споживачі; 3 - перемички; 4 - районні (квартальні) котельні; 5 - секційні камери; 6 -кільцева магістраль; 7 - центральні теплові пункти; 8 - промислові підприємства
Пристроєм перемичок теплова мережа перетворюється на радіально-кільцеву, відбувається частковий перехід до кільцевих мереж. Для підприємств, у яких не допускається перерва у теплопостачанні, передбачають дублювання чи кільцеві (з двосторонньою подачею теплоти) схеми теплових мереж. Хоча кільцювання мереж суттєво дорожчає їх, проте у великих системах теплопостачання значно підвищується надійність теплопостачання, створюється можливість резервування, а також підвищується якість цивільної оборони.
Парові мережі влаштовують переважно двотрубними. Повернення конденсату здійснюється окремою трубою — конденсатопроводу. Пара від ТЕЦ паропроводом зі швидкістю 40-60 м/с і більше йде до місця споживання. У тих випадках, коли пара використовується в теплообмінниках, конденсат його збирається в конденсатних баках, звідки насосами по конденсатопроводу повертається на ТЕЦ.
Мал. 2. Прокладання теплопроводів на щоглах
Мал. 3. Прохідний канал із збірних залізобетонних блоків
Напрямок траси теплових мереж у містах та інших населених пунктах має передбачатися районами найбільш щільного теплового навантаження з урахуванням існуючих підземних та надземних споруд, даних про склад ґрунтів та рівень стояння ґрунтових вод, у відведених для інженерних мереж технічних смугах паралельно червоним лініям вулиць, доріг, поза проїжджою частиною та смуги зелених насаджень. Слід прагнути до найменшої протяжності траси, а отже, до менших обсягів робіт з прокладання.
Мал. 4. Непрохідні канали марки КЛ(а), КЛп(б) та КЛс(в)
За способом прокладання теплові мережі ділятьна підземні та надземні (повітряні). Надземне прокладання труб (на щоглах, що окремо стоять, або естакадах, на кронштейнах, що заробляються в стіни будівлі) застосовується на територіях промислових підприємств, при спорудженні теплових мереж поза межами міста, при перетині ярів і т. д. Надземне прокладання теплових мереж стояння ґрунтових вод. Переважним способом прокладання трубопроводів теплових мереж є підземне прокладання: у прохідних каналах та колекторах спільно з іншими комунікаціями; у напівпрохідних та непрохідних каналах; безканальна (у захисних оболонках різної форми та із засипною теплоізоляцією).
Найбільш досконалий, але й дорожчий спосіб є прокладання теплопроводів в прохідних каналах, які застосовують за наявності декількох теплопроводів великих діаметрів. При температурі повітря в каналах понад 50 ° С передбачають природну або механічну вентиляцію.
Напівпрохідні канали складаються зі стінових блоків Г-подібної форми, залізобетонних днищ та перекриттів. Будують їх під проїздами з інтенсивним вуличним рухом, під залізничними коліями при перетині будівель, де утруднено розтин теплопроводів для ремонту. Висота їх не перевищує 1600 мм, ширина проходу між трубами 400–500 мм. У практиці централізованого теплопостачання найширше застосовуютьсянепрохідні канали.
Мал. 5. Конструктивні елементи теплових мереж
а -камера теплової мережі; 1-сальникові компенсатори; 2 - манометри; 3 - нерухома опора; 4 - канал; б -розміщення ніш по трасі теплопроводів: Н - нерухома опора; П - рухлива опора; в - розміщення компенсатора в ніші: 1 - трубопровід, що подає; 2 - зворотний трубопровід; 3-стінка; г - сальниковий компенсатор; 1 - патрубок; 2 - грундбукса; 3 - набивання-шнур; 4 - кільце ущільнювальне; 6 - корпус; 6 - контрбукс; 7 - кільце запобіжне; 8 болт: 9 шайба; 10 - гайка; д - нерухома щитова опора; 1 - залізобетонна плита-щит; 2 - приварні упори; 3-канал; 4 - бетонна підготовка: 5 -трубопроводи; 6 - дренажний отвір; е-коткова рухлива опора: 1 - ковзанка; 2 - напрямні; 3 - металева підкладка
Мал. 6. Безканальне прокладання теплопроводів у монолітних оболонках з армованого пінобетону
1 армопенобетонна оболонка; 2 - піщана підсипка; 3 - бетонна підготовка; 4 - ґрунт
Розроблено типові канали трьох видів: канал марки КЛ, що складається з лотків та залізобетонних плит перекриття; канал марки КЛп, що складається з плити-днища та лотка та канал марки КЛс, що складається з двох лотків, покладених один на інший і з'єднаних на цементному розчині за допомогою двотаврових балок. По трасі підземного теплопроводу влаштовують спеціальні камери та колодязі для встановлення арматури, вимірювальних приладів, сальникових компенсаторів та ін, а також ніші для П-подібних компенсаторів. Підземний теплопровід прокладають на опорах, що ковзають. Відстань між опорами приймають залежно від діаметра труб, причому опори трубопроводу, що подає і зворотного, встановлюють врозбіг.
Теплові мережі в цілому, особливо магістральні, є серйозною та відповідальною спорудою. Їхня вартість, порівняно з витратами на будівництво ТЕЦ, становить значну частину.
Бесканальний спосіб прокладання теплопроводу - найдешевший. Застосування дозволяє знизити на 30–40% будівельну вартість теплових мереж, значно зменшити трудові витрати і витрату будівельних матеріалів. Блокитеплопроводів виготовляють на заводі Монтаж теплопроводів на трасі зводиться лише до укладання автокраном блоків у траншею та зварюванні стиків. Заглиблення теплових мереж від поверхні землі або дорожнього покриття до верху перекриття каналу або колектора приймається, м: за наявності дорожнього покриття – 0,5, без дорожнього покриття – 0,7, до верху оболонки безканальної прокладки – 0,7, до верху перекриття камер - 0,3.
Нині понад 80% теплових мереж прокладено у непрохідних каналах, близько 10% — надземні, 4% — у прохідних каналах та тунелях та близько б% — безканальні. Середній термін служби підземних канальних теплопроводів вдвічі менший за нормативний і не перевищує в середньому 10–12 років, а безканальних з ізоляцією на бітумов'яжучій основі — не більше 6—8 років. Основною причиною пошкоджень є зовнішня корозія, що виникає через відсутність або неякісне нанесення антикорозійних покриттів, незадовільну якість або стан покривних шарів, що допускають надмірне зволоження ізоляції, а також внаслідок затоплення каналів через нещільність конструкцій. Як у нас у країні, так і за кордоном ведеться постійний пошук, а останніми роками особливо інтенсивно, у напрямку підвищення довговічності теплопроводів, надійності їхньої роботи та зниження витрат на їх спорудження.