Теплові мережі

Основними елементами теплових мереж є трубопровід, що складається зі сталевих труб, з'єднаних між собою за допомогою зварювання, ізоляційної конструкції, призначеної для захисту трубопроводу від зовнішньої корозії і теплових витрат, і несучої конструкції, що сприймає вагу трубопроводу і зусилля, які виникають при його експлуатації.

Найбільш відповідальними елементами є труби, які повинні бути досить міцними і герметичними при максимальних тисках і температурах теплоносія, мати низький коефіцієнт температурних деформацій, малу шорсткість внутрішньої поверхні, антикорозійну стійкість, високий термічний опір стінок, для збереження теплоти, незмінність властивостей матеріалу при тривалому впливі високих температур і тисків.

Теоретичні основи й загальні питання вибору теплової ізоляції розглянуто раніше. Тому нижче наведені найбільш важливі особливості їх застосування.

Теплова ізоляція накладається на трубопроводи для зниження втрат теплоти при його транспортуванні. Витрати теплоти знижуються при надземній прокладці в 10-15 разів, а при підземної - у 3-5 разів у порівнянні з неізольованими трубопроводами. Теплова ізоляція повинна мати достатню механічну міцність, довговічність, стійкість проти зволоження (гідрофобність), не створювати умов для виникнення корозії і при цьому бути дешевою. Вона представлена наступними конструкціями: сегментною, обгортковою, набивною, литою і мастичною. Вибір ізоляційної конструкції залежить від способу прокладки теплопроводу.

Сегментну ізоляцію виготовляють з раніше зроблених формованих сегментів різної форми, які накладають на трубопровід, обв'язуються дротом, а покривають зовні азбестоцементною штукатуркою. Сегменти виготовляються з пінобетону, мінеральної вати, газоскла та ін. Обгорткова ізоляція виконується з мінеральної повсті, азбестового термоізоляційного шнура, алюмінієвої фольги й азбестових листових матеріалів. Зазначеними матеріалами покривають труби в один чи кілька шарів і кріплять бандажами зі смугового металу. Обгорткові ізоляційні матеріали використовують в основному для ізоляції арматури, компенсаторів, фланцевих з'єднань. Набивна ізоляція застосовується у виді чохлів, оболонок, сіток із заповненням порошкоподібними сипучими і волокнистими матеріалами.

Для набивання застосовується мінеральна вата, пінобетонна крихта й інше. Лита ізоляція використовується при прокладках трубопроводів у непрохідних каналах і безканальних прокладках. В якості ізоляції використовується пінобетон. Мастична ізоляція застосовується тільки при ремонті теплових мереж, прокладених в приміщеннях чи в прохідних каналах. Ізоляція з мастики накладається шарами по 10-15 мм на гарячий трубопровід по мірі висихання попередніх шарів. В якості матеріалу застосовується совеліт, вулканіт і інше.

Температура на поверхні ізоляційної конструкції не повинна бути вище 60°С. Товщину шарової ізоляції визначають на основі розрахунків. Існує поняття критичного діаметра ізоляції, при якому теплові втрати мінімальні, , де — коефіцієнт теплопровідності ізоляційного матеріалу, Вт/мК; - коефіцієнт тепловіддачі від поверхні ізоляції до навколишнього середовища, Вт/м²К.

З сучасних матеріалів відзначимо ізоляційні будматеріали на основі мінеральних ват, які одержують з базальтових порід при температурі близько 1500°С. Утворення волокон відбувається шляхом центрифугування розплавленої сировини при великій швидкості обертання дисків. Одночасно додаються зв'язувальні речовини й олія. Волокна міцно утримують повітря, яке є відмінним ізолятором. Високі пожежотехнічні властивості й прекрасні механічні параметри вигідно відрізняють таку мінеральну вату від інших огороджуючих конструкцій. Ізоляційні мінеральні вати поглинають похідні фреону, що вразливо діє на озоновий шар.

Прокладка трубопроводів здійснюється над землею, на землі і під землею. Надземна прокладка застосовується при високому рівні ґрунтових і зовнішніх вод, на території промислових підприємств, при перетинанні ярів, рік, багатоколійних залізничних колій. При підземній прокладці трубопроводи розміщаються або безпосередньо в ґрунті (безканальна прокладка), або в непрохідних, напівпрохідних і прохідних каналах.

Безканальна прокладка трубопроводів. Існуючі конструкції можна розділити на три групи - у монолітних оболонках, засипні й литі.

Трубопроводи в монолітних оболонках – в якості ізоляції використовуються битумперлит, битумкерамзит та інші матеріали на бітумному в'язкому. Недоліком таких трубопроводів є необхідність ізоляції стиків.

Безканальні засипні трубопроводи - виготовлення ізоляційного шару робиться на трасі трубопроводу: труби засипають асфальтоізолом, нагрівають до 140-150°С і витримують при цій температурі. У результаті виходить тришарова ізоляція - перший шар щільний з розплавленого асфальтоізолу, другий - спечений з пористою структурою, третій - зовнішній з неспеченого порошку.

Литі безканальні трубопроводи - трубопроводи, попередньо покриті захисним антикорозійним шаром (асфальтовою мастикою), монтуються в траншеї і заливаються рідкою пінобетонною масою. Після затвердіння засипаються ґрунтом. Максимальний діаметр трубопроводу при безканальній прокладці не перевищує 800-900 мм.

У канальних трубопроводах канали споруджують зі збірних залізобетонних елементів. Основна перевага прохідних каналів полягає в можливості доступу до трубопроводу, його ревізії і ремонту без розкриття ґрунту. Прохідні канали (колектори) споруджують при наявності великого числа трубопроводів. Обладнують іншими підземними комунікаціями - електрокабелями, водопроводом, газопроводом, телефонними кабелями, вентиляцією, електроосвітленням низької напруги.

Напівпрохідні канали застосовують при прокладці невеликого числа труб (2-4) у тих місцях, де за умовами експлуатації неприпустиме розкриття ґрунту, і при прокладці трубопроводів великих діаметрів (800-1400 мм).

Ізоляцію трубопроводів у прохідних і напівпрохідних каналах роблять наступним способом: зовнішня поверхня покривається антикорозійним шаром (емаль, ізол, брізол і т. і.), поверх основного накладається теплоізоляційний шар - шкарлупи з мінеральної вати, армовані сталевою сіткою, потім азбестоцементні футляри, закріплені сталевими бандажами на трубопроводі.

Непрохідні канали виготовляють з уніфікованих залізобетонних елементів. Вони являють собою коритоподібний лоток з перекриттям зі збірних залізобетонних плит. Зовнішню поверхню стін лотка покривають руберойдом на бітумній мастиці. Ізоляція - антикорозійний захисний шар, теплоізоляційний шар (мінеральна вата чи піноскло), захисне механічне покриття у вигляді металевої сітки чи дроту, зверху - шар азбестоцементної штукатурки.