Потери энергии теплоносителем при транспортировке, особенно на большие расстояния, неизбежны. Использование децентрализованных систем теплоснабжения позволяет частично компенсировать эту проблему. Но необходимость минимизировать потери тепла во внешних теплосетях все же остается. Для этого использование полимерных труб с теплоизоляцией и гофрированным защитным кожухом является более эффективной альтернативой стальным аналогам, которые повсеместно применялись в старых системах трубопроводов
Полимерные трубы из сшитого полиэтилена рекомендуется использовать в тепловых сетях, проектная температура теплоносителя в которых не превышает 90°С, а давление – не более 1 МПа. Обычно такими трубопроводами обеспечивается теплоснабжение небольших домов, особенно в частном секторе, а также коммерческих зданий, отельных комплексов и др.
Существует несколько видов сшитого полиэтилена. Для внешних теплосетей применяют трубы, изготовленные из поперечно сшитого полиэтилена высокой плотности – PEX-a. Он используется, например, для производства трубопроводов серии Ecoflex компании Uponor. В процессе его изготовления применяется пероксидный способ (метод Энгеля). Полиэтилен в присутствии пероксидов нагревают, и между молекулами карбона образуются плотные трех мерные связи, достигая уровня «сшивания» до 85% (рис. 1). Благодаря этому материал отличается высокой прочностью, стойкостью к механическим нагрузкам и действию высоких температур. Кроме того, структура материала остается однородной. Изделия из него достаточно гибкие, что позволяет поставлять их в бухтах, упрощая процесс транспортировки и монтажа. Теплоизоляция труб состоит из вспененного(с закрытыми порами) сшитого полиэтилена. Обычно используется несколько ее слоев, в зависимости от конструкции. Гофрированный кожух, который защищает трубу от механических повреждений, изготавливается из полиэтилена высокой плотности. Благодаря этому изделия отличаются хорошей водостойкостью: в течение всего периода эксплуатации (более 50 лет) поглощение воды достигает менее 1% от массы самой трубы. Согласно действующим нормам использование таких труб допускается в местах, где может возникать сезонное поднятие грунтовых вод, либо в водонасыщенных фильтрующих грунтах. Гофрированная поверхность предает изделиям дополнительную гибкость, благодаря чему можно огибать какие-либо преграды на пути укладки теплосети.
Рис. 1. Молекулярная структура сшитого полиэтилена PE-Xa
Конструкция труб для систем теплоснабжения может быть разной. В одном кожухе могут содержаться как трубы только для теплоснабжения, так и трубы в комбинации с системой ГВС (рис. 2).
Рис. 2. Примеры конструкции труб для внешних теплосетей: а) труба для теплоснабжения; б) труба в комбинации с системой ГВС
Используя разные конструкции трубопроводов можно извлекать дополнительную выгоду, сокращая время и расходы на обустройство систем снабжения.
Важной особенностью труб из сшитого полиэтилена является способность к самокомпенсации, а это значит, что не нужно прибегать к дополнительным мерам компенсации линейного теплового удлинения.
Проектирование теплосетей из сшитого полиэтилена
При создании проекта новой либо реконструкции существующей теплосети, чтобы максимально точно подобрать соответствующие компоненты трубопроводов нужно провести расчеты гидравлического давления. Также, исходя из потребности в теплоносителе, нужно определить диаметр трубы и толщину необходимой теплоизоляции. Эти расчеты проводят согласно строительным нормам (ДБН В.2.5-39-2008, ДБН В.2.5-22-2002), а также исходя из рекомендаций изготовителя трубопроводной продукции.
Температура теплоносителя в трубах из сшитого полиэтилена не должна превышать указанных производителем значений. Если существует вероятность подачи теплоносителя с температурой, большей, чем та, на которую рассчитаны трубопроводы, необходимо предусмотреть установку соответствующей защитной арматуры.
Кроме этого, трубы из такого материала можно устанавливать в разных грунтах, за исключением пучинистых, набухающих и просадочных. При заторфованых или илистых грунтах трубы нужно помещать на основу, которая будет предупреждать неравномерное проседание. Проектируя схему прокладки теплосети, следует учесть, что расстояние от трубопровода к ближайшему источнику тепловой энергии должно быть не менее двух метров.
Подготовка траншеи для прокладки труб
Трубопроводы из сшитого полиэтилена обычно прокладывают безканальным способом. Однако, если теплосеть пересекает железнодорожные или автомобильные пути, то необходимо не допустить чрезмерной нагрузки на трубы. Для этого их укладывают в специальные футляры или туннели, плотно засыпая пространство между конструкциями и поверхностью трубопровода. Также можно устанавливать разгрузочные бетонные плиты. Глубина укладки труб таким способом не должна быть больше 6 м.
Таблица 1. Глубина укладки труб в зависимости от типа нагрузки и диаметра защитного кожуха
Для укладки трубопроводов (рис. 3) готовят траншею шириной не менее 0,35 м. Глубина залегания труб должна быть минимум 0,4 м, но не более 6 м, не учитывая теплового удлинения и дополнительных креплений. В таблице 1 приведены данные о рекомендованной глубине прокладки труб в зависимости от типа нагрузки и диаметра защитного кожуха.
Рис. 3. Расположение трубопроводов в траншее при укладке в нормальных грунтах
На дне траншеи необходимо обустроить песчаную подушку высотой 0,1 м. При укладке трубопроводов в заторфованых или илистых грунтах на дно траншеи укладывают слой щебня высотой не менее 0,1 м, а слой песчаной подушки должен составлять 0,3 м. Для обычных грунтов расстояние между трубой и краем траншеи должно быть не менее 0,15 м, а для заторфованых или илистых грунтов – 0,3 м. Пространство между трубами и боковыми стенками траншеи также необходимо засыпать песком мелкой фракции (согласно ДСТУ Б В.2.7-32).
После завершения прокладки труб почву над ними нужно уплотнить. Процесс трамбовки можно проводить, когда ее слой над трубами составляет более 0,3 м. Минимальная высота почвы после уплотнения должна составлять не менее 0,4 м.
Расположение труб в траншее
В одной траншее можно прокладывать несколько трубопроводов из сшитого полиэтилена. Минимальное расстояние между ними должно быть не менее 0,05 м. Если укладка происходит вместе с трубами ГВС, тогда их надо размещать над теплопроводами.
Трубы должны находиться под наклоном не менее 0,002. При этом, направление наклона не зависит от стороны подачи теплоносителя. Исключением является участок трубопровода, где он присоединяется к зданию. В таком случае уклон должен происходить от места присоединения к ближайшему разводному колодцу. На отдельных участках укладка труб может осуществляться без наклона. При прохождении труб через фундамент и стены здания необходимо изолировать от непосредственного контакта с ними внешнюю часть гофрированной оболочки. Используя трубы из сшитого полиэтилена не нужно принимать меры защиты от электрохимической или других видов коррозии. Соединение трубопроводов Для соединения между собой, а также в обустройстве разветвлений трубопроводов нет необходимости использовать пожароопасную сварку. Благодаря хорошему «эффекту памяти» материала все подключения осуществляются с использованием универсальных и надежных фитингов, тройников и соединителей. Для их монтажа используются специальные расширительные инструменты. Они обычно отличаются небольшими габаритами и простотой в управлении (рис. 4).
Рис. 4. Расширительный инструмент для монтажа фитингов и соединителей
Процедура установки соединительного элемента или фитинга состоит из нескольких шагов. Для начала строго под прямым углом обрезается лишняя часть трубы. Потом на нее устанавливается специальное кольцо, которое расширятся инструментом вместе с трубой. При этом инструмент не обязательно держать в руках, достаточно зафиксировать его в горизонтальном положении на ровной поверхности. Не теряя времени, расширенную часть трубы нужно зафиксировать до упора на фитинге, и удерживать, пока она его не обожмет. Такой способ монтажа фитингов позволяет производить обустройство теплосетей гораздо быстрее других систем трубопроводов.
Для подсоединения к источнику воды или потребителю, а также к запорной арматуре, должны использоваться фитинги из латуни. Запорную арматуру лучше всего располагать в специальных полиэтиленовых разводных колодцах.
Соединения защитных оболочек должно осуществляться при помощи специальных изоляционных муфт и тройников, чтобы исключить проникновение влаги.
Условия и продолжительность монтажа
Скорость монтажа трубопровода во многом зависит от условий, в которых он проводиться. Тип местности, по которой проходит маршрут, наличие других коммуникационных сетей, необходимость использовать дополнительное оборудование и погодные условия могут повлиять на время сооружения теплосети.
Прокладку труб не рекомендуется делать, если температура воздуха ниже минус 15°С. В холодную погоду монтаж будет осуществляться легче, если изделия будут разогреты. Но для этого ни в коем случае нельзя использовать открытое пламя. Для разогревания лучше всего подойдут промышленные тепловые пушки. В таблице 2 приведены данные о продолжительности укладки труб разных конструкций и длины на примере трубопроводной системы Uponor Ecoflex.
Таблица 2. Продолжительность прокладки трубопроводов теплосети
Продолжительность обустройства теплосети также определяется количеством разветвлений. В таблице 3 предоставлены данные о расходе времени для установки каждого из элементов теплосети (в качестве примера – та же система Uponor Ecoflex).
Таблица 3. Продолжительность монтажа элементов трубопроводной системы
Значения выше приведены для ориентировки, поскольку разные системы трубопроводов могут иметь свои особенности конструкции и монтажа. Также сюда не входит время на выполнение земляных работ.
После завершения монтажа необходимо провести процедуру промывки теплосети.
Трубопроводы из сшитого полиэтилена с изоляцией и защитным кожухом являются более эффективными для сооружения теплосетей по сравнению со стальными аналогами. Системы теплоснабжения из таких труб имеют гораздо меньше потерь тепла, чем повышают экономическую обоснованность их использования. А свойства материала вместе с особенностями конструкции трубопроводов позволяют существенно упростить, ускорить, а также снизить стоимость монтажа. Трубы из сшитого полиэтилена повышают надежность теплосети, поскольку их можно сооружать цельными отрезками в несколько сот метров. Также на рынке есть модели, которые могут включать в себя трубопроводы для системы ГВС.
Исходя из условий применения, трубы из сшитого полиэтилена более всего подходят для использования в децентрализованных теплосетях. Они особенно актуальны для обустройства теплоснабжения отдельных частных домов и комплексов, учебных заведений, административных и коммерческих зданий, в том числе отельно-ресторанных комплексов, баз отдыха и др.
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 6 348
Насколько системы наружных теплосетей из пластика распространены в Украине?