Особенности проектирования наружных сетей с применением предизолированных труб

А. Н. Чебан, инженер, преподаватель МАрхИ

В статье представлены основные этапы проектирования тепловых сетей в пенополиуретановой изоляции, подробно рассмотрен состав проектной документации, содержание разделов, включая монтажную схему прокладки труб и схему системы оперативного дистанционного контроля.

Опыт эксплуатации тепловых сетей показал высокую надежность и эффективность предизолированных трубопроводов. В связи с расширением списка заводов, производящих данный тип продукции, а также с совершенствованием технологии производства труб и монтажных работ, стоимость прокладки сетей из предизолированных труб в последние годы значительно снизилась. Ввиду этого как для вновь строящихся городских объектов, так и при реконструкции существующих сетей все чаще используются предизолированные трубы. Наибольшее распространение получили трубы в пенополиуретановой (ППУ) изоляции.

Проектирование тепловых сетей в пенополиуретановой изоляции ведется в соответствии с СП 124.13330.2012 «Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02–2003» [1] и СП 41-105–2002 «Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке» [2].

Основанием для разработки проекта являются:

для вновь строящихся городских объектов – технические условия (ТУ) и условия подключения от эксплуатирующей организации (в Москве – это ПАО «МОЭК»), техническое задание (ТЗ) от заказчика;

для объектов реконструкции и капитального ремонта (зданий или существующих тепловых сетей) – ТЗ.

При увеличении тепловой мощности необходимо получить новые условия подключения от эксплуатирующей организации (в Москве – это ПАО «МОЭК») и техническое задание от заказчика.

Изменение в требованиях ТЗ на этапе проектирования должно выполняться в установленном порядке по представлению эксплуатационного района с обязательным переутверждением в эксплуатирующей организации.

Обычно срок действия ТУ составляет 3 года, если не оговорены другие сроки.

Изменение в требованиях ТУ на этапе проектирования должно выполняться в установленном порядке по представлению заказчика с обязательным переутверждением в эксплуатирующей организации.

При необходимости к ТЗ и ТУ прикладываются исполнительная документация на участки сопряжения с существующими теплопроводами либо обмерочные чертежи с подписью эксплуатационного района.

Указанные документы должны содержать четкую информацию о технических параметрах проектируемых сетей с точным указанием объемов (границ) проектирования. При формулировании требований ТЗ допускается ссылка на утвержденные компанией документы (стандарты СРО, технические регламенты и др.). Срок действия ТЗ – 3 года, если не оговорены другие сроки.

План тепловых сетей

Проект

При работе над проектной документацией проектировщик должен выбрать наиболее эффективный вариант прокладки тепловых сетей, обеспечивающий требования технических условий эксплуатирующей организации и технического задания заказчика, обеспечить бесперебойное, надежное и безопасное теплоснабжение потребителей.

Предпочтительным типом прокладки для трубопроводов в ППУ-изоляции является бесканальная прокладка.

Прокладку в каналах следует применять при необходимости разгрузить трубу от избыточного давления грунта, при пересечении дорог, автостоянок и прочих объектов для обеспечения возможности ремонта трубы без разрытия, а также в случаях, предусмотренных СНиП (прохождение вблизи зданий, пересечение территорий лечебно-профилактических, детских учебных заведений и др.).

При проектировании следует принимать наиболее рациональный вариант трассировки. Для обеспечения экономической эффективности решений следует максимально использовать существующие каналы, при необходимости выполняя их ремонт.

В проект входят следующие основные чертежи.

1. План тепловых сетей (рис. 1) – выполняется на инженерно-топографическом плане (геоподоснове) в масштабе 1:500. Тепловые сети наносятся на геоподоснову зеленым цветом, обозначаются характерные точки на углах поворота и в местах установки неподвижных опор, узлах установки арматуры, в местах ответвлений теплопроводов. При проектировании водоудаления (водовыпуска) из тепловых сетей необходимо получить технические условия (в Москве – это ГУП «Мосводосток») на сброс воды в городскую систему водостоков.

Перед тем как приступить к детальной проработке проекта тепловых сетей, необходимо выполнить расчет на прочность и жесткость теплопроводов. Расчет позволяет оценить правильность выбранной схемы прокладки тепловых сетей и исключить вероятность аварий. Данный расчет является частью проекта и требует дальнейшего согласования.

2. Профиль тепловых сетей (рис. 2) – это вертикальный разрез по оси подземной трассы тепловой сети, на котором указываются все существующие, проектируемые и бездействующие инженерные сети.

Профиль тепловых сетей

Профиль тепловых сетей строится по вертикали в масштабе 1:100 и по горизонтали в масштабе 1:500. На профиль наносятся характерные точки, расстояния между ними, тип покрытия, отметки земли (проектные и натурные), отметки верха и низа изоляции в том случае, если теплосеть прокладывается бесканально. В том случае, если теплосеть прокладывается в канале, на чертеже наносятся отметки верха и низа канала. Глубину траншеи необходимо рассчитывать с учетом бетонной подготовки. На профиле указываются: уклоны тепловых сетей и их протяженность, размер и материал труб, а также развернутый план с указанием всех элементов тепловых сетей. Профиль тепловых сетей соответствует ситуации на геоподоснове.

После детальной проработки плана и профиля тепловых сетей необходимо провести ряд процедур согласования в различных организациях в зависимости от особенностей прокладки трассы.

В отделе подземных сооружений ГБУ «Мосгоргеотрест». Данное согласование позволяет увязать проектируемую теплосеть с существующими или проектируемыми объектами и городскими инженерными сетями в процессе их дальнейшей эксплуатации.

В эксплуатирующей организации теплосети необходимо согласовать выбранное направление теплотрассы. В случае вынужденной перекладки существующих городских сетей необходимо дополнительно получить технические условия на перекладку.

В эксплуатирующих организациях городских сетей должны быть согласованы все пересечения и параллельные прокладки с городскими сетями.

3. Монтажная схема (рис. 3) прокладки стальных труб в пенополиуретановой изоляции (ППУ-изоляции) – это схема последовательно соединенных элементов с указанием длины и диаметров теплопроводов. К элементам относятся: прямые участки с минимальной длиной до 3,0 м и максимальной длиной 11,0 м, тройники, отключающая арматура, отводы, неподвижные опоры, переходы. В проекте могут быть использованы как стандартные элементы, так и нестандартные. Все нестандартные элементы выполняются на заводе и поставляются на строительную площадку после предварительного согласования проектной организации с заводом-изготовителем.

Монтажная схема

Компенсация тепловых удлинений теплопроводов в ППУ-изоляции осуществляется за счет естественных углов поворота трассы или специальными компенсационными устройствами в виде сильфонных, линзовых или сальниковых компенсаторов. При проектировании теплотрассы с естественной компенсацией при больших перемещениях устанавливаются амортизирующие прокладки (полиэтиленовые маты), количество и расположение которых указывается на монтажной схеме.

Монтажная схема выполняется не только для стальных теплопроводов в ППУ-изоляции, прокладываемых бесканально, но также для прокладки теплопроводов в канале, наземной прокладки или временной прокладки теплопроводов на период строительства основного участка теплосети (далее по тексту – байпас. – Прим. авт.).

При проектировании теплопроводов в непроходном или проходном канале необходимо разработать схему раскладки плит перекрытия канала (рис. 4).

Фрагмент схемы раскладки плит перекрытия

Разрабатывая схему бесперебойного теплоснабжения потребителей, необходимо обеспечить безопасную врезку в существующий теплопровод. Для этого следует разработать монтажную схему с указанием расстояний, мест установки высоких и низких опор и врезки байпаса теплопровода в существующую теплосеть (рис. 5).

Фрагмент схемы раскладки плит перекрытия

В таких случаях проектируются временные камеры (рис. 7), в которых осуществляется врезка в теплопроводы. По окончании строительства камера, байпас и место врезки демонтируются. Это указывается в спецификации и демонтажной ведомости.

Схема системы оперативного дистанционного контроля

4. Система оперативного дистанционного контроля (СОДК) предназначена для контроля над состоянием теплоизоляционного слоя ППУ и обнаружения участков с повышенной влажностью.

На схеме указываются сигнальные провода в подающем и обратном теплопроводах. Основным сигнальным проводом служит луженый провод, расположенный на схеме справа по ходу движения теплоносителя. Все боковые ответвления для прочих потребителей включаются в разрыв луженого провода.

Установка концевых терминалов осуществляется в начале и в конце теплотрассы. Терминал, установленный в центральном тепловом пункте или индивидуальном тепловом пункте, имеет выход на стационарный терминал. При сопряжении проектов (ранее выпущенного и нового) в местах соединения теплосетей устанавливается двойной терминал, в функции которого может входить как объединение, так и разделение системы оперативного дистанционного контроля проектов. Если длина теплотрассы более 300 м, необходима установка промежуточных терминалов.

Система оперативного дистанционного контроля обеспечивает проведение замеров с обоих концов участка теплопроводов.

На чертеже схемы дистанционного контроля обязательно должна быть представлена спецификация с указанием узлов и мест (характерных точек) их установки.

Камера опуска для байпаса

Система оперативного дистанционного контроля включает в себя:

• сигнальные проводники в теплоизоляционном слое трубопроводов, проходящие по всей длине теплосети;
• терминалы для подключения приборов в точках контроля и коммутации сигнальных проводников;
• кабели для соединения сигнальных проводников с терминалами в точках контроля, а также для соединения сигнальных проводников на участках трубопроводов, где устанавливаются неизолированные элементы;
• детектор (стационарный 220 В или переносной 9 В);
• локатор (импульсный рефлектометр);
• тестер изоляции (контрольно-монтажный тестер).

В каждом проекте должны быть представлены следующие спецификации:

• заказная спецификация для стальных труб в ППУ-изоляции для заказа на заводе-изготовителе по ГОСТ 30732–2006;
• общая спецификация, в которой указывается общая длина трубы, количество отводов, арматуры и железобетонных элементов;
• спецификация для проектируемого байпаса и демонтажная ведомость на последующую ликвидацию байпаса.

Все спецификации в проекте должны соответствовать разработанным чертежам и быть согласованы с эксплуатирующей организацией и с заказчиком.

Если проектом предусматривается демонтаж существующей тепловой сети, то в проекте должна быть представлена демонтажная ведомость, в которой указываются стальные и железобетонные элементы демонтируемой сети.

Проектирование тепловых сетей в ППУ-изоляции требует от проектировщика не только навыков чертежника, но и знаний, касающихся применения новых современных материалов, которые необходимы для проектирования тепловых сетей. Это позволит выработать оптимальное решение при проектировании теплосети и составить спецификацию, позволяющую провести полную своевременную комплектацию объекта, что особенно важно для проведения монтажных работ в срок.

Проектирование наружных тепловых сетей: состав проекта, нормы и правила при разработке

Энергия – это основной продукт, который научился создавать человек. Он необходим как для бытовой жизнедеятельности, так и для промышленных предприятий. В этой статье мы расскажем о нормах и правилах проектирования и строительства наружных тепловых сетей.

Что такое теплосеть

Это совокупность трубопроводов и устройств, которые занимаются воспроизведением, транспортировкой, хранением, регулированием и обеспечением всех пунктов питания теплом посредством горячей воды или пара. От источника энергии она попадает в линии передачи, а затем распределяется по помещениям.

Что входит в конструкцию:

• трубы, которые проходят предварительную обработку от коррозии, а также подвергаются утеплению – обшивка может быть не на всем протяжении пути, а только на том участке, который располагается на улице;
• компенсаторы – устройства, которые отвечают за перемещение, температурные деформации, вибрации и смещения вещества внутри трубопровода;
• крепежная система – в зависимости от типа монтажа бывает разных вариантов, но в любом случае необходимы опорные механизмы;
• траншеи для укладки – обустраиваются бетонные желоба и тоннели, если прокладка происходит наземная;
• запорная или регулирующая арматура – временно прекращает напор или способствует его уменьшению, перекрытию потока.

Также проект теплоснабжения здания может содержать дополнительное оборудование внутри инженерной системы отопления и подачи горячей воды. Так проектирование делится на две части – наружная и внутренняя теплосеть. Первая может идти от центральных магистральных трубопроводов, а может – от теплового узла, котельной. Внутри помещения также есть системы, которые регулируют количества тепла в отдельных комнатах, цехах – если вопрос касается промышленных предприятий.

Классификация теплосетей по основным признакам и основные методы проектирования

Есть несколько критериев, по которым может различаться система. Это и способ их размещения, и назначение, и район теплоснабжения, их мощность, а также множество дополнительных функций. Проектировщик в момент проектирования системы теплоснабжения обязательно узнает у заказчика какой объем энергии ежесуточно должна транспортировать линия, сколько выходных отверстий иметь, какие условия эксплуатации будут – климатические, метеорологические, а также как не испортить городскую застройку.

Согласно этим данным можно выбрать один из типов прокладки. Рассмотрим классификации.

По типу укладки

• Воздушные, они же надземные.

Применяется такое решение не слишком часто из-за трудностей монтажа, сервисного обслуживания, ремонта, а также из-за неприглядного вида таких мостов. К сожалению, проект обычно не включает декоративные элементы. Это обусловлено тем, что коробы и другие конструкции для маскировки часто препятствуют доступу к трубам, а также мешают своевременно увидеть проблему, например, протеку или трещину.

Решение проектирования воздушных теплосетей принимают после инженерных изысканий на предмет обследования районов с сейсмической активностью, а также высоким уровнем залегания грунтовых вод. В таких случаях нет возможности копать траншеи и проводить наземную укладку, так как это может быть непродуктивно – природные условия могут повредить обшивку, влажность повлияет на ускоренную коррозию, а подвижность грунтов приведет к изломам трубы.

Еще одна рекомендация для проведения надземных конструкций – это плотная жилая застройка, когда просто нет возможности копать ямы, или в случае, когда на этом месте уже существует одна или несколько линий действующих коммуникаций. При проведении земельных работ в этом случае велик риск повредить инженерные системы города.

Монтируются воздушные теплосети на металлические опоры и столбы, где крепятся на обручи.

Они, соответственно, прокладываются под землей или на ней. Существует два варианта проекта системы теплоснабжения – когда укладка осуществляется канальным способом и бесканальным.

В первом случае прокладывается бетонный канал или тоннель. Бетон армируется, могут использоваться заранее заготовленные кольца. Это защищает трубы, обмотку, а также облегчает процесс проверки и обслуживания, так как вся система находится в чистоте и сухости. Защита происходит одновременно от влаги, грунтовых вод и подтоплений, а также от коррозии. В том числе такие меры предосторожности помогают предотвратить механическое влияние на линию. Каналы могут быть монолитной заливки бетоном или сборные, их второе название – лотковые.

Бесканальный способ менее предпочтителен, но он занимает гораздо меньше времени, трудозатрат и материальных средств. Это экономически эффективный способ, но сами трубы используются не обычные, а специальные – в защитной оболочке или без нее, но тогда материал должен быть из поливинилхлорида или с его добавлением. Затрудняется процесс ремонта и монтажа, если предполагается реконструкция сети, расширение теплосети, так как нужно будет вновь совершать земельные работы.

По типу теплоносителя

Транспортироваться могут два элемента:

Она передает тепловую энергию и может попутно служить в целях водоснабжения. Особенность в том, что такие трубопроводы не укладываются в одиночку, даже магистральные. Их необходимо проводить в количестве, кратном двум. Обычно это двухтрубные и четырехтрубные системы. Это требование обусловлено тем, что нужна не только подача жидкости, но и ее отвод. Обычно холодный поток (обратка) возвращается на тепловой пункт. В котельной происходит вторичная обработка – фильтрация, а затем нагрев воды.

Это более трудные в проектировании теплосети – пример их типового проекта содержит условия защиты труб от сверхгорячих температур. Дело в том, что паровой носитель гораздо горячее, чем жидкость. Это дает увеличенный КПД, но способствует деформации трубопровода, его стенок. Это можно предотвратить, если использовать качественные стройматериалы, а также регулярно следить за возможными изменениями в давлении напора.

Также опасно еще одно явление – образование конденсата на стенках. Необходимо сделать обмотку, которая будет отводить влагу.

Опасность также подстерегает в связи с возможными травмами при обслуживании и прорыве. Ожог паром очень сильный, а так как вещество передается под давлением, то может привести к значительным повреждениям кожных покровов.

По схемам проектирования

Также эту классификацию можно назвать – по значению. Различают следующие объекты:

Они имеют одну только функцию – транспортировка на длительные расстояния. Обычно это передача энергии от источника, котельной, до распределительных узлов. Здесь могут находиться теплопункты, которые занимаются разветвлением трасс. Магистрали имеют мощные показатели – температура содержимого до 150 градусов, диаметр труб – до 102 см.

Это менее значительные линии, цель которых – доставить горячую воду или пар к жилым зданиям и промышленным предприятиям. По сечению они могут быть различные, его выбирают в зависимости от проходимости энергии в сутки. Для многоквартирных домов и заводов используют обычно максимальные значения – они не превышают 52,5 см в диаметре. В то время как для частных владений жители обычно подводят небольшой трубопровод, который может утолить их нужды в тепле. Температурный режим обычно не превышает 110 градусов.

Это подтип распределительных. Они обладают теми же техническими характеристиками, но служат цели распределения вещества по зданиям одной жилой застройки, квартала.

Они предназначены для соединения магистрали и теплопункта.

По источнику тепла

Исходная точка теплоотдачи – это крупная станция обогрева, которая питает весь город или большую его часть. Это могут быть ТЭЦ, большие котельные, атомные станции.

Они занимаются транспортированием от небольших источников – автономных теплопунктов, которые могут снабжать только маленькую жилую застройку, один многоквартирный дом, конкретное промышленное производство. Автономные источники питания, как правило, не нуждаются в участках магистралей, так как они находятся рядом с объектом, сооружением.

Этапы составления проекта теплосети

Заказчик предоставляет техническое задание проектировщику и самостоятельно или посредством сторонних организаций составляет список сведений, которые понадобятся в работе. Это количество теплоэнергии, которая требуется в год и ежесуточно, обозначение точек питания, а также условия эксплуатации. Здесь же могут находиться предпочтения по максимальной стоимости всех работ и используемые материалы. Первым делом в заказе должно быть указано, для чего необходима теплосеть – жилые помещения, производство.

Работы проводятся как на местности, так и в лабораториях. Затем инженер заполняет отчеты. В систему проверок включена почва, свойства грунта, уровень грунтовых вод, а также климатические и метеорологические условия, сейсмическая характеристика района. Для работы и оформления отчетности понадобится связка GEODirect + ZWCAD Professional + Geonium. Эти программы обеспечат автоматизацию всего процесса, а также соблюдение всех норм и стандартов.

• Проектирование инженерной системы.

На этой стадии составляются чертежи, схемы отдельных узлов, выполняются расчеты. Настоящий проектировщик всегда использует качественный софт, например, ИНЖКАД. Программное обеспечение предназначено для работы с инженерными сетями. С его помощью удобно проводить трассировку, создавать колодцы, указывать пересечения линий, а также отмечать сечение трубопровода и делать дополнительные отметки.

Нормативные документы, которыми руководствуется проектировщик – СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» и СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и приборов».

На этом же этапе оформляется строительная и проектная документация. Чтобы соблюсти все правила ГОСТ, СП и СНиП, необходимо пользоваться программой VetCAD++ или СПДС GraphiCS. Они автоматизируют процесс заполнения бумаг по стандартам законодательства.

Сначала макет предлагают заказчику. В этот момент удобно использовать функцию 3D-визуализации. Объемная модель трубопровода нагляднее, в ней видны все узлы, которые не заметны на чертеже человеку, которые не знаком с правилами черчения. А для профессионалов трехмерный макет необходим, чтобы внести коррективы, предусмотреть нежелательные пересечения. Такой функцией обладает программа ZWCAD 2018 Professional. В ней удобно составлять всю рабочую и проектную документацию, чертить и производить базовые расчеты, используя встроенный калькулятор.

Затем согласование должно пройти в ряде инстанций городской управы, а также пройти экспертную оценку независимым представителем. Удобно использовать функцию электронного документооборота. Особенно это актуально, когда заказчик и исполнитель находятся в разных городах. Вся продукция компании «ЗВСОФТ» взаимодействует с распространенными инженерными, текстовыми и графическими форматами, поэтому команда проектировщиков может использовать данное программное обеспечение для обработки данных, полученных из разных источников.