Предварительно изолированные трубопроводы для систем централизованного теплоснабжения
Россия является страной с самым высоким уровнем централизованного теплоснабжения (до 80%). Страну пронизывают около 260 тыс. км тепловых сетей (в двухтрубном исчислении) с диаметрами труб от 57 до 1400 мм, десятую часть которых составляют магистральные, остальные — распределительные теплосети.
Преобладающим способом прокладки тепловых сетей в Российской Федерации является прокладка в непроходных каналах с минераловатной теплоизоляцией (80%). Бесканальная прокладка, выполненная по конструкции заводского изготовления с использованием изоляции из армопенобетона и битумосодержащих масс (битумоперлит, битумовермикулит, битумокерамзит), составляет 10% общей протяженности тепловых сетей.
Из-за увлажнения применяемых материалов в процессе эксплуатации теплозащитные свойства теплоизоляционных конструкций резко снижаются, что приводит к потерям тепла, в 2–3 раза превышающим нормативные.
Общие потери тепла в системах централизованного теплоснабжения составляют около 20% от отпускаемого тепла (78 млн. т условного топлива в год), что в 2 раза превышает аналогичный показатель передовых стран Западной Европы.
Системы централизованного теплоснабжения в Российской Федерации обеспечивают в настоящее время теплопотребление в объеме 2 171 млн. Гкал в год, что примерно соответствует годовому теплопотреблению всех стран Западной Европы и почти в 10 раз превышает теплопотребление, обес-печиваемое системами централизованного теплоснабжения и этих странах. Являясь пионером в области централизованного теплоснабжения и обладая самой крупной в мире системой тепловых сетей, Россия существенно отстала от передовых зарубежных стран в техническое уровне — в использовании современных материалов и технологий при прокладке теплопроводов.
Около 90% экономии топлива, полученной за счет комбинированных методов выработки тепла, «теряется» в тепловых сетях. Долговечность тепловых сетей а 1,5–2 раза ниже, чем за рубежом, и не превышает 12–15 лет. Не лучше обстоят дела в системе горячего водоснабжения.
Объемы планового ремонта и реконструкции тепловых сетей по Российской Федерации составляют в настоящее время 10–15% от общей потребности, но из-за экономических проблем фактически выполняется не более 4–6%.
Наиболее эффективным решением поставленных выше проблем является широкое внедрение в практику строительства тепловых сетей трубопроводов с пенополиуретановой теплоизоляцией типа «труба в трубе».
Эта идея не нова. Еще в 60-х гг. в СССР были проведены опытные работы по использованию полиэтиленовых труб и вспененных полимерных материалов для изоляции подземных тепловых сетей. Однако в те годы это направление не получило широкого распространения из-за ограниченности объемов производства и дороговизны используемых полимерных материалов.
Учитывая расширяющееся применение в России предварительно изолированных труб в системах централизованного теплоснабжения и большой интерес, проявляемый к этой проблеме специалистами проектных, строительных и эксплуатационных организаций, в статье рассмотрены основные положения новой технологии.
Применяемые теплоизоляционные материалы должны обладать высокими теплоизоляционными свойствами (коэффициент теплопроводности материала не должен превышать 0,06 Вт/(м•0С)), долговечностью (стойкостью к действию воды, химической и биологической агрессии), морозостойкостью и механической прочностью, пожаробезопасностью и экологической безопасностью, т. е. быть безопасными для жизни и здоровья людей и окружающей природной среды. Пенополиуретан наиболее полно отвечает этим требованиям.
Пенополиуретановая теплоизоляция обычно наносится на трубы в заводских условиях, а места стыков теплоизолируются на месте строительства, после сварки и испытания трубопровода.
Например, в Западной Европе такие конструкции успешно применяются с середины 60-х годов и нормализованы Европейским стандартом EN 253:1994, а также EN 448, EN 488 и EN 489. Они обеспечивают следующие преимущества перед существующими конструкциями:
- повышение долговечности (ресурс трубопроводов) в 2–3 раза;
- снижение тепловых потерь в 2–3 раза;
- снижение эксплуатационных расходов в 2 раза (удельная повреждаемость снижается в 10 раз);
- снижение капитальных затрат в строительстве в 2–3 раза;
- наличие системы оперативного дистанционного контроля за увлажнением теплоизоляции.
Предварительно изолированные трубы успешно используются для строительства:
- сетей теплоснабжения;
- систем горячего водоснабжения;
- технологических трубопроводов;
- нефтепроводов.
Сами трубы изготавливаются из различных материалов в зависимости от условий эксплуатации. В настоящее время для строительства теплотрасс наиболее широко используются стальные трубы, основные физико-химические показатели которых приведены в табл. 1.
|
Показатель
|
Значение показателя
|
|
|
НПО «Стройполимер»
|
Cт 37.0 BW Logstor Ror
|
|
|
Механические свойства
|
||
|
Плотность, кг/куб. м
|
7 800
|
7 850
|
|
Предел текучести, Н/кв. мм
|
>230
|
>235
|
|
Модуль упругости, Н/кв. мм
|
2,08•10
|
2,1•10
|
|
Прочность на растяжение, Н/кв. мм
|
>350
|
|
|
Максимальное напряженна в трубопроводах при оптимальном проекте теплотрассы, Н/кв. мм
|
150
|
|
|
Тепловые свойства
|
||
|
Коэффициент линейного теплового расширения, 1/0С
|
1,2•10
|
|
|
Удельная теплоемкость, кДж/(кг•0С)
|
- |
0,48
|
|
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м•0С)
|
76
|
|
Для изготовления изолированных труб используют стальные трубы наружными диаметрами 57–1020 мм, длиной до 12 м, соответствующие ГОСТ 550, ГОСТ 8731, ГОСТ 8733, ГОСТ 10705, ГОСТ 20295, требованиям действующих нормативныхдокументов на тепловые сети и «Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды».
Стальные отводы, тройники, переходы и другие детали должны соответствовать требованиям ГОСТ 17375, ГОСТ 17376 и ГОСТ 17378.
Главная причина широкого применения стальных труб объясняется их сравнительно низкой стоимостью, легкостью обработки в сочетании с высокой прочностью, а также возможностью использования традиционной сварки в качестве метода соединения труб.
Чтобы избежать коррозии труб, необходимо использовать обработанную воду. Обработке веды зависит от местных условий, но рекомендуется соблюдать следующие требования:
- рН=9,5–10;
- отсутствие свободного кислорода;
- общее содержание солей 3000 мг/л.
Стандартная длина труб 6,0–12,0 м, но технология позволяет наносить теплоизоляцию на трубы любой длины и изготовленные из других материалов.
В России предварительно изолированные стальные трубы с теплоизоляцией из пенополиуретана и полиэтиленовой гидроизолирующей оболочкой применяются с 1993 г. Выпуск их организован на нескольких предприятиях (ЗАО «МосФлоулайн», Москва; АОЗТ «Корпорация ТВЭЛ», Санкт-Петербург; ОАО НПО «Стройполимер», Москва; ЗАО «Теплоизолстрой», Мытищи; ООО «Завод теплоизолированных труб «Александра», Нижний Новгород; ЗАО «Сибпромкомплект», Тюмень и др.), объединенных в Ассоциацию производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией.
Технические требования к изолированным трубам и деталям трубопровода нормализованы в ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке», введенном в действие с 1 июля 2001 г. Постановлением Госстроя России от 12.03.2001 №19.
Стандарт на трубы и фасонные стальные изделия с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке составлен с учетом следующих европейских стандартов, разработанных Европейским комитетом по стандартизации (CEN):
- EN 253-1994 «Трубопроводы сварные, предварительно изолированные для подземных систем горячего водоснабжения. Система трубопроводов, состоящая из стального магистрального трубопровода с полиуретаневой теплоизоляцией и наружной оболочки из полиэтилена»;
- EN 448-1994 «Трубопроводы сварные, предварительно изолированные для подземных систем горячего водоснабжения. Сборная арматура из стальных разводящих труб с полиуретановой теплоизоляцией и наружной оболочкой из полиэтилена».
В новом стандарте, объединившем технические условия российских производителей, значения показателей, касающиеся кажущейся плотности, прочности при сжатии при 10% деформации, теплопроводности, водопоглощения, объемной доли закрытых пор соответствуют указанным в европейских нормах. Кроме того, требования к пенополиуретану с точки зрения требований безопасности и охраны окружающей среды также соответствуют требованиям европейских норм: класс опасности, категория взрывоопасности производства, группа горючести пенополиуретана, требования по утилизации отходов, образующихся при производстве труб, их вывозу и захоронению.
Стандарт распространяется на стальные трубы и фасонные изделия с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке (далее — изолированные трубы и изделия), предназначенные для подземной бесканальной прокладки тепловых сетей с расчетными параметрами теплоносителя: рабочим давлением до1,6 МПа и температурой до 130 0С (допускается кратковременное повышение температуры до 150 0С).
С целью обеспечения максимальной эффективности (стоимость изоляции/тепловые потери) устанавливаются определенные диаметры наружной изоляции (ее толщина) трубопроводов из пенополиуретана для различных климатических поясов. Поэтому трубы и фасонные изделия могут быть двух типов по толщине изоляции: тип 1 — стандартный, тип 2 — усиленный.
Размеры изолированных труб показаны в табл. 2.
|
Наружный диаметр стальных труб, d
|
Наружный диаметр изоляции по полиэтиленовой оболочке
|
Толщина слоя пенополиуретана, S
|
Наружный диаметр изоляции по полиэтиленовой оболочке
|
Толщина слоя пенополиуретана, S
|
||
|
номинальный, D
|
предельное отклонение (+)
|
номинальный, D
|
предельное отклонение (+)
|
|||
|
Тип 1
|
Тип 2
|
|||||
|
57
|
125
|
3,7
|
31,5
|
140
|
4,1
|
38,5
|
|
76
|
140
|
4,1
|
29,0
|
160
|
4,7
|
39,0
|
|
89
|
160
|
4,7
|
32,5
|
180
|
5,4
|
42,5
|
|
108
|
180
|
5,4
|
33,0
|
200
|
5,9
|
43,0
|
|
133
|
225
|
6,6
|
42,5
|
250
|
7,4
|
54,5
|
|
159
|
250
|
7,4
|
41,5
|
280
|
8,3
|
55,5
|
|
219
|
315
|
9,8
|
42,0
|
355
|
10,4
|
62,0
|
|
273
|
400
|
11,7
|
57,0
|
450
|
13,2
|
81,5
|
|
325
|
450
|
13,2
|
55,5
|
500
|
14,6
|
79,5
|
|
426
|
560
|
16,3
|
58,2
|
630
|
16,3
|
92,5
|
|
530
|
710
|
20,4
|
78,9
|
—
|
—
|
—
|
|
630
|
800
|
23,4
|
72,5
|
—
|
—
|
—
|
|
720
|
900
|
26,3
|
76,0
|
—
|
—
|
—
|
|
820
|
1 000
|
29,2
|
72,4
|
1 100
|
32,1
|
122,5
|
|
920
|
1 100
|
32,1
|
74,4
|
1 200
|
35,1
|
120,5
|
|
1 020
|
1 200
|
35,1
|
70,4
|
—
|
—
|
—
|
Примечание. Предельное отклонение учитывает возможность увеличения наружного диаметра полиэтиленовой оболочки после заливки пенополиуретана до 2% от номинального диаметра.
Защитные кожухи обычно изготавливаются в виде тонкостенных труб (оболочек) из полиэтилена высокой плотности. Они предназначены для трубопроводов, непосредственно расположенных в земле, обеспечивая их водонепроницаемость и механическую защиту (табл. 3). Для трубопроводов, расположенных над поверхностью земли, применяют защитную оболочку из оцинкованной стали с толщиной цинкового покрытия не менее 70 мкм.
| Автор: В. Е. Бухин Дата: 25.10.2004 Журнал Стройпрофиль 7-04 Рубрика: теплоснабжение. жкх. отопительные системы Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |