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 соединенных 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 учетом 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 ее 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.

Радиальные сети (рис. 18.8, а) сооружают с посте­пенным уменьшением диаметров теплопроводов в на­правлении от источника теплоты. Такие сети наиболее просты и экономичны по начальным затратам. Их основ ной недостаток — отсутствие резервирования. Во избе­жание перерывов в теплоснабжении (в случае аварии на магистрали радиальной сети прекращается теплоснаб­жение потребителей, присоединенных на аварийном уча­стке) согласно СНиП 2.04.07—86 должно предусматри­ваться резервирование подачи теплоты потребителям за счет 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).

Рис. 18.8. Схемы тепловых сетей: тупиковая (а) и кольцевая (б)

1— лучевой магистральный теплопровод; 2 — тепловые потребители; 3 — пере­мычки; 4 — районные (квартальные) котельные; 5 — секционирующие камеры; 6 — кольцевая магистраль; 7 — центральные тепловые пункты; 8 — промыш­ленные предприятия

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. 18.8,б). Хотя коль­цевание сетей существенно удорожает их, но зато в крупных системах теплоснабжения значительно повы­шается надежность теплоснабжения, создается 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 идет 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. 18.9. Прокладка теплопрово­дов на мачтах

Рис. 18.10. Проходной канал из сборных железобетонных блоков

Направление трассы тепловых сетей в городах и дру­гих населенных пунктах должно предусматриваться по районам наиболее плотной тепловой нагрузки с учетом существующих подземных и надземных сооружений, дан­ных о составе грунтов и уровне стояния грунтовых вод, в отведенных для инженерных сетей технических поло­сах параллельно красным линиям улиц, дорог, вне про­езжей части и полосы зеленых насаждений. Следует стремиться к наименьшей протяженности трассы, а сле­довательно, к меньшим объемам работ по прокладке.

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. 18.9). Надземная проклад­ка тепловых сетей рекомендуется преимущественно при высоком стоянии грунтовых вод.

Рис. 18.11. Непроходные каналы марки КЛ (а), КЛп (б) и КЛс (в)

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 (рис. 18.10), которые применяют при нали­чии нескольких теплопроводов больших диаметров. При температуре воздуха в каналах более 50 °С предусмат­ривают естественную или механическую вентиляцию.

Вытяжные шахты на трассе размещают примерно через 100 м. Приточные шахты располагают между вытяжны­ми и по возможности объединяют с аварийными люками. На участках тепловых сетей с большим числом трубо­проводов и высокой температурой теплоносителей устра­ивают механическую вентиляцию. При температуре воз­духа в каналах ниже 40 °С их периодически проветрива­ют, открывая люки и входы. Во время производства ремонтных работ можно применять механический перед­вижной вентиляционный агрегат. В больших городах строят так называемые городские коллекторы, в кото­рых прокладывают теплопроводы, водопровод, электри­ческие и телефонные кабели.

Полупроходные каналы состоят из стеновых блоков Г-образной формы, железобетонных днищ и перекрытий. Строят их под проездами с интенсивным уличным дви­жением, под железнодорожными путями, при пересече­нии зданий, где затруднено вскрытие теплопроводов для ремонта. Высота их обычно не превышает 1600 мм, ши­рина прохода между трубами 400—500 мм.

В практике централизованного теплоснабжения наи­более широко применяются непроходные каналы (рис. 18.11).

Рис. 18.12. Конструктивные элементы тепловых сетей

а —камера тепловой сети; 1— сальниковые компенсаторы; 2 — манометры; 3 — неподвижная опора; 4 — канал; б —размещение ниш по трассе теплопро­водов: Н — неподвижная опора; П — подвижная опора; в — размещение ком­пенсатора в нише:1 — подающий трубопровод; 2 — обратный трубопровод; 3 —стенка; г — сальниковый компенсатор; 1 — патрубок; 2 — грундбукса; 3 — набивка-шнур; 4 — кольцо уплотнительное; 6 — корпус; 6 — контрбукса; 7 — кольцо предохранительное; 8— болт: 9 — шайба; 10 — гайка; д — неподвиж­ная щитовая опора; 1 — железобетонная плита-щит; 2 — приварные упоры; 3 —канал; 4 — бетонная подготовка: 5 —трубопроводы; 6 — дренажное от­верстие; е — катковая подвижная опора: 1 — каток; 2 — направляющие; 3 — металлическая подкладка

Рис. 18.13. Бесканальная проклад­ка теплопроводов в монолитных оболочках из армированного пено­бетона

1— армопенобетонная оболочка; 2 — песчаная подсыпка; 3 — бетонная под­готовка; 4 — грунт

Разработаны типовые каналы трех видов: канал марки КЛ, состоящий из лотков и железобетонных плит перекрытия (рис. 18.11,а); канал марки КЛп, состоящий из плиты-днища и лотка (рис. 18.11,б) и канал марки КЛс, состоящий из двух лотков, уложенных один на дру­гой и соединенных на цементном растворе с помощью двутавровых балок (рис. 18.11, в).

По трассе подземного теплопровода устраивают спе­циальные камеры и колодцы для установки арматуры, измерительных приборов, сальниковых компенсаторов и др., а также ниши для П-образных компенсаторов (рис. 18.12). Подземный теплопровод прокладывают на скользящих опорах. Расстояние между опорами прини­мают в зависимости от диаметра труб, причем опоры подающего и обратного трубопроводов устанавливают вразбежку.

Тепловые сети в целом, особенно магистральные, яв­ляются серьезным 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 10—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 (рис. 18.13) — самый дешевый. 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 б % — 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 слоев, допускающих избыточное увлажнение изоляции, а также вследствие затопления каналов из-за неплотнос­тей конструкций. Как у нас в стране, так и за рубежом ведется постоянный поиск, а в последние годы особенно интенсивно, в направлении повышения долговечности теплопроводов, надежности их работы и снижения за­трат на их сооружение.

К.В. Тихомиров, Э.С. Сергеенко
“Теплотехника. Теплогазоснабжение и вентиляция”