Сотрудниками администрации города Твери проводится обследование систем попутного дренажа тепловых сетей - неотъемлемой части инфраструктуры теплоснабжения областного центра. Состояние дренажных систем в различных районах разное и зависит не только от времени эксплуатации, но и от обслуживающей организации.

Одним из поводов для проверки стала недавняя ситуация в районе пересечения улиц Мичурина и Жореса в Заволжском районе города. Напомним, тогда в результате прорыва теплосетей произошло подтопление придомовых территорий двух многоквартирных домов по улице Мичурина. Исправная система попутного дренажа позволила бы значительно смягчить подобные последствия прорыва, если вовсе не свести их на нет.

По сути своей попутный дренаж - это система, призванная отводить от теплового трубопровода любую внешнюю влагу: просочившиеся осадки, грунтовые воды, а также последствия мелких протечек. При исправно работающей системе все эти воды отводятся через трубы и колодцы попутного дренажа теплотрассы и сбрасываются в установленном порядке. В случае неисправностей дренажной системы происходит подтопление тепловых сетей водой нанося им серьёзный ущерб, приводя к усилению наружной коррозии трубопроводов и потерям тепловой энергии.

Как показало обследование, на улице Мичурина ситуация с попутным дренажём далека от нормативной. Колодцы, которые должны быть чистыми и готовыми к пропуску воды, на деле забиты илом, обломками асфальта и иным мусором. Пропустить через себя воду в сколь-нибудь значительных объёмах они неспособны физически. Напомним, что дренажная система - часть системы теплоснабжения, и за её состоянием должна следить теплоснабжающая организация, в данном случае - ООО «Тверская генерация».

Диаметрально противоположная ситуация - на улице Оснабрюкской в посёлке Мамулино. Единственное, что заполняет дренажный колодец - вода, да и то до определённого уровня. Трубы дренажной системы чистые, находятся выше уровня воды, а значит в любой момент могут пропустить через систему избыток жидкости. Обслуживание данных колодцев производит МУП «Сахарово», и по состоянию дренажа видно, что производит регулярно. «Главная» труба - теплотрасса - сухая даже в ненастную погоду, что является первым признаком нормально функционирующего попутного дренажа.

Работа по контролю за состоянием систем попутного дренажа, как и тепловой инфраструктуры города в целом, будет продолжаться в плановом режиме. Предприятиям, нарушающим технологию и правила содержания сетей, выдаются рекомендации принять меры для исправления ситуации.

Наружные тепловые сети состоят : из трубопроводов; тепловой изоляции; антикоррозионной защиты трубо­проводов; трубопроводной запорно-регулирующей и из­мерительной арматуры и линейного оборудования; ком­пенсаторов; дренажных устройств; строительных конст­рукций, ограждающих трубопровод; сооружений на тепловых сетях.

Для трубопроводов наружных тепловых сетей, (теп­лопроводов) используют стальные бесшовные или электросварные трубы. Фасонные части, устанавливаемые на наружных теплопроводах (отводы, переходы и пр.)г должны быть также стальными сварными, гнутыми или штампованными.

Тепловую, изоляцию теплопроводов устраивают, что­бы избежать непроизводительных потерь тепловой энер­гии в окружающую среду по пути следования теплоноси­теля от места его приготовления до потребителей. Уменьшая непроизводительные потери тепла, тепловая изоляция одновременно защищает металлические по­верхности труб, оборудования и изделий от разрушаю­щего влияния влаги.

В качестве тепловой изоляции используют различные материалы, обладающие низким коэффициентом тепло­проводности, долговечностью, достаточной механической прочностью, малой гигроскопичностью. Кроме того, теп­ловая изоляция должна иметь хорошую тепло- и влаго- устойчивость и гидрофобность; при малой теплоустой­чивости тепловая изоляция может преждевременно раз­рушиться, а при высокой влажности повышается ее теплопроводность.

Для тепловой изоляции применяют минеральную ва­ту, перлитобетонные и пенопластовые скорлупы, литые армопенобетонные и битумоперлитные покрытия труб и пр. Конструктивно тепловая изоляция может быть мастичной, формовочной (штучной, сегментной), засып­ной (набивной), оберточной и литой.

Антикоррозионное покрытие наружной поверхности труб и оборудования делают для защиты их от коррозии, которая интенсивно действует на металл трубопроводов, проложенных в земле. Для антикоррозионных покрытий используют лаки, краски, эмали, мастики, рулонные ма­териалы и пр.

Антикоррозионные покрытия, как правило, выполня­ют в заводских условиях ; на строительной площадке заделывают только стыки трубопроводов после их испы­тания на прочность и плотность и исправляют возмож­ные повреждения антикоррозионного покрытия, появив­шиеся при транспортировании, разгрузке или монтаже трубопроводов. При этом следует знать, что поврежден­ную заводскую изоляцию восстановить на строительной площадке довольно сложно. Поэтому при разгрузке и монтаже труб, покрытых антикоррозионной изоляцией, следует осторожно обращаться с ними, так как изоляция не обладает высокой механической прочностью. Захва­тывать трубы крюками, обматывать их канатами можно только за неизолированные концы (по 300 мм на каждом конце). Опирать трубы следует также на их концы.

В качестве трубопроводной запорно-регулирующей арматуры используют стальные задвижки различных конструкций . Задвижки устанавливают для отключения отдельных участков теплопровода и для регулирования расхода теплоносителя.

Измерительная арматура - манометры и термомет­ры служит для измерения давления и температуры теплоносителя .

Краны применяют для выпуска воздуха из трубопро­вода при его заполнении теплоносителем, а также для выпуска теплоносителя из труб.

Стальные трубы под действием температуры тепло­носителя деформируются: с увеличением нагрева - удли­няются, при падении температуры - укорачиваются. Эта способность стальных труб к деформации в преде­лах допускаемых напряжений в металле труб называет­ся естественной компенсацией или самокомпенсацией. Деформация теплопровода происходит за счет упругих свойств металла, изменения геометрической формы тру­бопровода и эластичности его углов и изгибов.

Для восприятия температурных удлинений и разгруз­ки трубопроводов от температурных напряжений на тепловых сетях устраивают компенсирующие устройства: сальниковые или П-образные компенсаторы.

Дренажные устройства предназначены для искусст­венного осушения грунта в месте укладки тепловых сетей , понижения уровня грунтовых вод и защиты от их проникновения в каналы тепловых сетей и далее к трубопроводам. При незначительном притоке воды и низ­ком уровне грунтовых вод доста­точно уложить под основание ка­нала для дренажа слой крупно­зернистого песка или гравия. В тех случаях, когда уровень грун­товых вод высокий, под основание канала укладывают слой песка или гравия, а также дренажные трубы (керамические, асбестоцементные или бетонные диаметром не менее 150 мм), располагаемые параллельно каналу с одной или двух его сторон либо под основанием канала. Дренаж­ные трубы засыпают песком или гравием.

Вода в дренажных трубах движется самотеком, по­этому трубы прокладывают с единым уклоном на всем протяжении от места сбора грунтовых вод до места сброса их в ливнесток. Продольный уклон дренажной линии должен быть не менее 0,003. Через каждые 35- 40 м на дренажной линии устанавливают смотровые дренажные колодцы, которые выкладывают из кирпича или железобетонных колец.

Строительные ограждающие конструкции, каналы, коллекторы, туннели, футляры - защищают теплопрово­ды от внешних разрушительных воздействий: поверхност­ных и грунтовых вод, нагрузки от собственного веса трубопроводов и оборудования, давления грунта, силы пучения грунтов и других влияний в зависимости от местных условий. Кроме того, строительные конструкции предохраняют изоляцию, линейное оборудование от преждевременного разрушения. Строительные конструк­ции, выполняемые из бетона, железобетона и кирпича, должны быть герметичными, прочными, долговечными, устойчивыми, не слишком тяжелыми, удобными при монтаже и дешевыми. Форма ограждающих конструкций различна. Наиболее индустриальные сборные ограждающие конструкции из бетонных и железобетон­ных изделий, так как их применение дает возможность в большей степени использовать механизмы.

Дренаж тепловых сетей

При подземной прокладке теплопроводов во избежание проникновения воды к тепловой изоляции предусматривают искусственное понижение уровня грунтовых вод. Для этой цели совместно с теплопроводами прокла­дывают дренажные трубопроводы ниже основания канала на 200 мм. Дре­нажное устройство состоит из дренажной трубы и фильтрационного мате­риала обсыпки из песка и гравия. В зависимости от условий работы приме­няют различные дренажные трубы: для безнапорных дренажей - раструб­ные керамические, бетонные и асбестоцементные, для напорных - стальные и чугунные диаметром не менее 150 мм.

На поворотах и при перепадах заложений труб устраивают смотровые колодцы по типу канализационных. На прямолинейных участках такие ко­лодцы предусматривают не менее чем через 50 м. Если отвод дренажной воды в водоемы, овраги или в канализацию самотеком невозможен, строят насосные станции, которые размещают вблизи колодцев на глубине, зави­сящей от отметки дренажных труб. Насосные станции строят, как правило, из железобетонных колец диаметром 3 м. Станция имеет два отсека - ма­шинный зал и резервуар для приема дренажной воды.

Теплофикационные камеры предназначены для обслуживания обору­дования, установленного на тепловых сетях при подземной прокладке. Раз­меры камеры определяются диаметром трубопроводов тепловой сети и га­баритами оборудования. В камерах устанавливают запорную арматуру, сальниковые и дренажные устройства и др. Ширину проходов принимают не менее 600 мм, а высоту - не менее 2 м.

Теплофикационные камеры - сложные и дорогостоящие подземные сооружения, поэтому их предусматривают только в местах установки за­порной арматуры и сальниковых компенсаторов. Минимальное расстояние от поверхности земли до верха перекрытия камеры принимают равным 300 мм.

В настоящее время широко применяются теплофикационные камеры из сборного железобетона. В некоторых местах камеры выполняют из кир­пича или монолитного железобетона.

На теплопроводах диаметром 500 мм и выше применяют задвижки с электроприводом, имеющие высокий шпиндель, поэтому над заглубленной частью камеры сооружают надземный павильон высотой около 3 м.

Опоры. Для обеспечения организованного совместного перемещения трубы и изоляции при тепловых удлинениях применяют подвижные и не­подвижные опоры.

Неподвижные опоры, предназначенные для закрепления трубопрово­дов тепловых сетей в характерных точках, используют при всех способах прокладки. Характерными точками на трассе тепловой сети принято счи­тать места ответвлений, места установки задвижек, сальниковых компенса­торов, грязевиков и места установки неподвижных опор. Наибольшее рас­пространение получили щитовые опоры, которые применяют как при бес­канальной прокладке, так и при прокладке трубопроводов тепловых сетей в непроходных каналах.

Расстояния между неподвижными опорами определяют обычно расче­том труб на прочность у неподвижной опоры и в зависимости от величины компенсирующей способности принятых компенсаторов.

Подвижные опоры устанавливают при канальной и бесканальной про­кладке трубопроводов тепловой сети. Существуют следующие типы раз­личных конструкций подвижных опор: скользящие, катковые и подвесные. Скользящие опоры применяют при всех способах прокладки, кроме беска­нальной. Катковые используют при надземной прокладке по стенам зданий, а также в коллекторах, на кронштейнах. Подвесные опоры устанавливают при надземной прокладке. В местах возможных вертикальных перемеще­ний трубопровода используют пружинные опоры.

Расстояние между подвижными опорами принимают исходя из проги­ба трубопроводов, который зависит от диаметра и толщины стенки труб: чем меньше диаметр трубы, тем меньше расстояние между опорами. При прокладке в каналах трубопроводов диаметром 25-900 мм расстояние меж­ду подвижными опорами принимается соответственно 1,7-15 м. При над­земной прокладке, где допускается несколько больший прогиб труб, рас­стояние между опорами для тех же диаметров труб увеличивают до 2-20 м.

Компенсаторы применяют для снятия температурных напряжений, возникающих в трубопроводах при удлинении. Они могут быть гибкими П-образными или омега-образными, шарнирными или сальниковыми (осевы­ми). Кроме того, используют имеющиеся на трассе повороты трубопрово­дов под углом 90-120°, которые работают как компенсаторы (самокомпен­сация). Установка компенсаторов сопряжена с дополнительными капиталь­ными и эксплуатационными затратами. Минимальные затраты получаются при наличии участков самокомпенсации и применении гибких компенсато­ров. При разработке проектов тепловых сетей принимают минимальное число осевых компенсаторов, максимально используя естественную ком­пенсацию теплопроводов. Выбор типа компенсатора определяется конкрет­ными условиями прокладки трубопроводов тепловых сетей, их диаметром и параметрами теплоносителя.

Противокоррозионное покрытие трубопроводов. Для защиты тепло­проводов от наружной коррозии, вызываемой электрохимическими и хими­ческими процессами под воздействием окружающей среды, применяют противокоррозионные покрытия. Высоким качеством обладают покрытия, выполненные в заводских условиях. Тип противокоррозионного покрытия зависит от температуры теплоносителя: битумная грунтовка, несколько слоев изола по изольной мастике, оберточная бумага или шпатлевка и эпок­сидная эмаль.

Тепловая изоляция. Для тепловой изоляции трубопроводов тепловых се­тей используют различные материалы: минеральную вату, пенобетон, армо-пенобетон, газобетон, перлит, асбестоцемент, совелит, керамзитобетон и др. При канальной прокладке широко применяют подвесную изоляцию из мине­ральной ваты, при бесканальной - из автоклавного армопенобетона, асфаль-тоизола, битумоперлита и пеностекла, а иногда и засыпную изоляцию.

Тепловая изоляция состоит, как правило, из трех слоев: теплоизоляци­онного, покровного и отделочного. Покровный слой предназначен для за­щиты изоляции от механических повреждений и попадания влаги, т. е. для сохранения теплотехнических свойств. Для устройства покровного слоя используют материалы, обладающие необходимой прочностью и влагоне-проницаемостью: толь, пергамин, стеклоткань, фольгоизол, листовую сталь и дюралюминий.

В качестве покровного слоя при бесканальной прокладке теплопрово­дов в умеренно влажных песчаных грунтах применяют усиленную гидро­изоляцию и асбестоцементную штукатурку по каркасу из проволочной сет­ки; при канальной прокладке - асбестоцементную штукатурку по каркасу из проволочной сетки; при надземной прокладке - асбестоцементные полу­цилиндры, кожух из тонколистовой стали, оцинкованную или окрашенную алюминиевую краску.

Подвесная изоляция представляет собой цилиндрическую оболочку на поверхности трубы, изготовленную из минеральной ваты, формованных изделий (плит, скорлуп и сегментов) и автоклавного пенобетона.

Толщину слоя тепловой изоляции принимают согласно расчету. В ка­честве расчетной температуры теплоносителя принимают максимальную, если она не изменяется в течение рабочего периода сети (например, в паро­вых и конденсатных сетях и трубах горячего водоснабжения), и среднюю за год, если температура теплоносителя изменяется (например, в водяных се­тях). Температуру окружающей среды в коллекторах принимают +40°С, грунта на оси труб - среднюю за год, температуру наружного воздуха при надземной прокладке - среднюю за год. В соответствии с нормами проек­тирования тепловых сетей предельная толщина тепловой изоляции прини­мается исходя из способа прокладки:

При надземной прокладке и в коллекторах при диаметре труб 25-1400
мм толщина изоляции 70-200 мм;

В каналах для паровых сетей - 70-200 мм;

Для водяных сетей - 60-120 мм.

Арматуру, фланцевые соединения и другие фасонные части тепловых сетей, так же, как и трубопроводы, покрывают слоем изоляции толщиной, равной 80% толщины изоляции трубы.

При бесканальной прокладке теплопроводов в грунтах с повышенной коррозионной активностью возникает опасность коррозии труб от блуж­дающих токов. Для защиты от электрокоррозии предусматривают меро­приятия, исключающие проникание блуждающих токов к металлическим трубам, либо устраивают так называемый электрический дренаж или ка­тодную защиту (станции катодной защиты).

При проектировании, подземные тепловые сети желательно располагать выше уровня грунтовых вод. Если практически это неосуществимо, то при прокладке тепловых сетей ниже максимального уровня стояния грунтовых вод необходимо предусматривать попутный дренаж, а для наружной поверхности строительных конструкций - обмазочную битумную изоляцию.

При невозможности применения попутного дренажа следует предусматривать оклеечную гидроизоляцию из битумных рулонных материалов и с защитными ограждениями на высоту, превышающую максимальный уровень грунтовых вод на 0,5 м, или другую эффективную изоляцию. Для искусственного осушения грунта в местах расположения тепловых сетей, понижения уровня грунтовых вод и защиты от их проникания к трубопроводам служат различные дренажные устройства. Выбор конструкции дренажа зависит от условий прокладки теплосетей, например от уровня и направления движения грунтовых вод, от их дебита, от уклона трассы тепловых сетей, характера строения грунта.

При незначительном притоке воды и низком уровне грунтовых вод достаточно уложить под основание канала для дренажа слой крупнозернистого песка или мелкого гравия. В тех случаях, когда уровень грунтовых вод высокий, под основание канала укладывают слой гравия или песка с устройством попутного дренажа, рас­полагаемого параллельно каналу - с одной или двух его сторон.

Для попутного дренажа в основном применяют асбестоцементные трубы с муфтами, керамические канализационные раструбные трубы, полиэтиленовые трубы, а также готовые трубофильтры. Сборные дренажи из крупнозернистых керамзитобетонных трубофильтров получили наибольшее распространение, благодаря большой пористости стенок вода свободно проникает внутрь труб.

При использовании трубофильтров исключается необходимость устройства гравийно-песчаной обсыпки и облегчается возможность механизации строительно-монтажных работ по прокладке дренажа. Диаметр дренажных труб выбирают из расчетного количества отводимых труб, но не мене 150 мм.

Трубы керамические канализационные покрывают внутри и снаружи глазурью. Для фильтрации грунтовой воды внутрь дрена в трубах сверлят отверстия диаметром 10 мм по окружности, за исключением нижнего сектора, с шагом 200 -300 мм. Раструбные соединения снизу на 0,5 диаметра зачеканивают цементным раствором или асфальтовой мастикой, а сверху засыпают гравием фракции 20-30 мм.

Конструкция теплосети

а - канал с дренажем совершенного типа

б - бесканальная прокладка в траншею с откосами и дренажем совершенного типа

1 - трубофильтр

2 - рабочий дренаж из щебня

3 - щебень основания, втрамбованный в грунт

4 - песок основания с коэффициентом фильтрации не менее 20 м/сут.

5 - песок отсыпки с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сут.

К 1 - для траншей с креплениями

К 2 - для траншей с откосами

В асбестоцементных трубах перед укладкой устраивают пропилы (прорезы) шириной 3 -5 мм и длиной, равно половине диаметра условного прохода трубы, через 200-300 мм по окружности дрена, за исключением нижнего дрена. Соединение асбестоцементных труб выполняют на муфтах с заделкой по всему периметру стыка цементным раствором.

Вода в дренажных трубах движется самотеком, поэтому трубы прокладывают с единым уклоном на всем протяжении от места сбора грунтовых вод до сбора их в ливнесток. Продольный уклон дренажной линии должен быть не менее 0,003 и не всегда совпадает с соответствующим уклоном трубопроводов как по величине, так и по направлению. Для прочистки дренажных труб на углах поворота и на прямых участках не реже чем через 50 м устраивают контрольные смотровые колодцы диаметром не менее 1000 мм , отметки дна которых принимают на 0,3 м ниже отметок заложения примыкающих дренажных труб . В местах ответвлений также устраивают контрольные смотровые колодцы . Выпуск вод из системы попутного дренажа должен осуществляться в городскую канализацию, водосточную сеть или в открытые водоемы. Дренаж­ные выпуски выполняют из сплошных труб.

Если выпуск дренажных вод в водосточную сеть или открытый водоем невозможен, то допускается выпускать их в фекальную канализацию, при этом должен быть предусмотрен обратный клапан или гидрозатвор. Сброс этих вод в поглощающие колодцы или на поверхность земли не допускается. При расположении дренажной сети ниже водосточной или канализационной отвод воды самотеком невозможен. В этом случае сооружают дренажные насосные станции.

Устройство попутного дренажа значительно удорожает стоимость строительства тепловых сетей в целом. Дренажные устройства только тогда эффективны и оправдывают затраты на сооружение, когда за их работой ведется систематическое наблюдение. Дренажные трубы требуют прочистки при засорениях и периодической (ежегодной) промывки от отложений илистых частиц, содержащихся в грунте. Опыт эксплуатации тепловых сетей показывает, что при наличии попутного дренажа они достаточно надежно защищаются от заполнения грунтовыми и поверхностными водами, что, безусловно, оказывает влияние на надежность и долговечность работы тепловых сетей.