Specifics of External Network Design Using Preinsulated Pipes

A. N. Cheban, Engineer, Lecturer at Moscow Institute of Architecture

Keywords: external network, heat line, heating network, remote control, preinsulated pipe, polyurethane foam insulation

The article presents the main stages of design of heating network in polyurethane foam insulation, gives a detailed overview of design documentation structure, contents of sections, including installation diagram for pipe laying and operative dispatch remote control arrangement.

Описание:

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» и СП 41-105–2002 «Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке» .

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.

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 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.

Рисунок 3.

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).

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).

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.

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.

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.

Литература

1. СП 124.13330.2012 «Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41–02–2003». М., 2012.
2. СП 41–105–2002 «Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке». М., 2002.
3. Руководство по применению труб с индустриальной изоляцией из ППУ производства компании «МосФлоулайн». 2014.
4. Типовой альбом ТС-01–03 «Бесканальная прокладка теплопроводов в ППУ-изоляции». ООО «Каналстройпроект». М., 2003.

*информация размещена в ознакомительных целях, чтобы поблагодарить нас, поделитесь ссылкой на страницу с друзьями. Вы можете прислать интересный нашим читателям материал. Мы будем рады ответить на все ваши вопросы и предложения, а также услышать критику и пожелания по адресу [email protected]

Бесперебойное функционирование ряда систем жизнеобеспечения человека зависит от адресной доставки услуги, централизованной транспортировки обычных благ: тепла, воды. С этой целью создаётся разветвлённая сеть снабжающих трубопроводов. Преимущественно инженерные коммуникации прокладываются под землёй. Это позволяет не загромождать городскую инфраструктуру, не создавать помех автомобильному и другому транспорту.

При укладке подземных магистралей уделяют пристальное внимание ремонтопригодности трассы, снижению тепловых потерь и повышению коррозийной устойчивости трубного сортимента. Предизолированные трубы (ПИ-трубы) Вы можете купить на сайте www.ankirsplast.by , посмотрите цены на продукцию.

Конструктивные особенности предварительно изолированных труб

Современные технологии внесли существенные изменения в проектирование и монтаж теплоцентралей и общественных водоводов. На смену трубам, подвергающимся трудоёмкой операции изоляции после монтирования, пришли предизолированные аналоги. Структурно изделия состоят из трёх элементов:

• Внутренняя электросварная труба, обеспечивающая проток предусмотренного проектом потока жидкости. Она изготовляется методом прямого шва из низколегированной конструкционной стали различных сортов и марок. Толщина типоразмера обеспечивает продолжительное использование при заданных параметрах рабочей среды: температуру, давление.
• Наружная тонкостенная стальная труба. В типоразмере с большим сечением отцентрировано размещается несущий трубопровод. Предназначение оболочки - гидроизоляция, предотвращение механических повреждений коммуникационной артерии.
• Слой полиуретана, располагающийся в полости между двумя металлическими поверхностями. Заполнение ограниченного пространства выполняется полимером во вспененном состоянии. После затвердевания обеспечивается высокая адгезия компонента к стали. Полиуретан выступает в роли теплоизолирующей составляющей готового изделия.

Преференции новой технологии перед традиционным способом укладки магистралей

Изделия с предварительной изоляцией применяются при сооружении магистральных трубопроводов центрального отопления, горячего и холодного водоснабжения. Диаметр внутренних труб совпадает с сортиментом ранее использовавшихся, что позволяет выполнять замену целых отрезков, выслуживших установленные сроки, при ремонте трубопроводов. Вытеснению устаревших методов прокладки магистральных подводов способствуют следующие преимущества предизолированной продукции:

• антикоррозийная устойчивость;
• показатели ударной вязкости;
• теплоизоляционные характеристики и звукопоглощение;
• удобство монтажа: сварные качества и снижение трудозатрат на дополнительную изоляцию;
• возможность укладки в грунт без сооружения специальных коробов (каналов);
• надёжность и долговечность коммуникации;
• снижение затрат на ежегодное обслуживание;
• быстрая окупаемость капиталовложений.

Бесканальная прокладка труб

Внедрению бесканального способа укладки магистралей строители обязаны появлению пенополиуретановой изоляции. Трубы, изолированные полимером и размещённые в металлической оболочке, обладают высокой устойчивостью к механическим повреждениям. В совокупности с коррозийной инертностью, это позволяет укладывать такую продукцию непосредственно в грунт. Дно траншеи предварительно отсыпают песком. Создаётся технологическая подушка, которая препятствует провисанию трассы, создающему нежелательное напряжение на металл.

Монтаж предизолированных труб без обустройства защитных каналов выполняется с помощью специальных фитингов, обеспечивающих соединение мерных участков, изменения направлений магистралей. Сварные стыки внутренней трубы укрываются полиуретановым чехлом, а целостность гидроизолирующей внешней оболочки достигается за счёт полиэтиленовых муфт.

Развитие электроники позволяет подключать теплотрассы, коммуникации водоснабжения к системам оперативного дистанционного контролирования. Точные приборы выявляют нарушения герметичности внешнего слоя. Своевременное реагирование на выявленные повреждения не допускает разрушения внутренней трубы, снижает вероятность аварийных протечек. Особые требования предъявляются к бесканальной прокладке труб под проезжей частью автомобильных дорог. Они регламентируются соответствующими положениями СНИП.

Качественные комплектующие и трубы предизолированные для теплосетей – гарантия длительной эксплуатации коммуникаций в любой климатической зоне. Сама технология выпуска этой продукции и квалифицированный монтаж с соблюдением технологии обеспечивает безупречную работу теплосети на долгий срок без потребности в ремонте.

Тем, кто знаком с системой «сэндвич» для дымоходов, труба предизолированная с ППУ покажется «родственным» изделием. Тот же цилиндр в более широкой заготовке, но промежуток между ними заполнен не минеральной или базальтовой ватой, а вспененным и запеченным синтетическим наполнителем. На данный момент такая разработка считается наиболее высокотехнологичным достижением в данной отрасли.

Такой способ утепления труб для тепловых сетей на практике подтверждает свою эффективность и надежность – высокий КПД трубопровода при сроке эксплуатации не менее 25 лет. Предизолированное изделие способна выдерживать кратковременные амплитудные скачки теплоносителя при рекордно низкой температуре внешней среды в зимний период. Специфическая форма изделия с внутренней изоляцией используется не только для горячей воды, но и для транспортировки других жидких и газообразных сред.

Основная труба – стальная, внешний слой не всегда сплошной металлический с оцинковкой, особенно когда в этом нет надобности. Пенополиуретановая прослойка может быть защищена гибкой оболочкой, обвивающей пористый наполнитель в виде спирали. Каждый слой многослойных изделий изготавливается по особой технологии, снабженной системой спецконтроля влажности изолирующего слоя и вероятных дефектов в сегменте магистрали.

Труба «в трубе» выглядит не как сборка, а как цельное изделие, благодаря плотному сцеплению теплоизолирующего наполнителя. Предварительно изолированные изделия рекомендованы для использования практичной укладки в системах теплосети. Внешний слой рассчитан на защиту ППУ от намокания, а также обеспечивает противодействие внешним воздействиям.

Составляющие предварительно изолированных труб

Труба в ППУ изоляции выпускается из таких компонентов:

1. Стержневая основа или функциональная стальная труба. Выпуск сертифицированных изделий осуществляется по ГОСТ:

• 8731;
• 8733-77;
• 10704;
• 10706;
• 20295;
• ПБ 03-75-94 и пр.

2. Внутренний термоизоляционный слой выпускается из пенополиуретанового сырья от ведущих производителей. Из отечественной продукции на высокотехнологичный уровень вышли производства «Изолан», «Дау», «Элостокам» и «Хантсмен», чья продукция не уступает импортным системам. Их готовые наполнители имеют длительный гарантийный срок эксплуатации при максимальной внешней и внутренней нагрузке, даже гидроударе или кратковременном повышении температуры до 150°C.

3. Внешняя оболочка или защитный кожух призван защищать слой ППУ от повреждений и проникновения влаги. Отсутствие доступа влаги извне обеспечивает сохранность всех слоев предизолированных труб - от коррозии стержневой основы и крошения полиуретана. Полиэтиленовая оболочка выпускается по ГОСТ 16330 из термо-свето-стабилизированного сырья высокой плотности черного цвета. Возможно использование оболочки другого типа – по другим стандартам.

Наиболее востребованные предизолированные стальные трубы (ППУ-ПЭ ГОСТ 30732):

• 57*3,5-1;
• 57*3,5-2;
• 76*3,5-1;
• 76*3,5-2;
• 89*3,5-1.

Требования к качеству изделий

Все процессы выпуска труб с ППУ тщательно контролируются на соответствие нормам стандартизации. Например, вспенивание и отвердение пенополиуретана – быстрый процесс, где недопустимы отклонения от норм. Буквально через секунды сырьё обретает завершающий вид и готов к использованию. Есть ППУ разной плотности и жесткости – в пределах 1 кг/м³. Его изолированные пористые ячейки тоже имеют разные размеры – до 1 мм в диаметре.

Требования по теплоизоляционному наполнителю:

• водопоглощение ППУ по объему – в пределах 10% (испытывается при 1,5 часовом кипячении);
• плотность – в пределах 60 кг/м³;
• упругость на сжатие – от 0,3 МПа (в пределах 10% деформации во всех направлениях);
• изменение длины изделия после прогревания до 110°C должно быть минимальным – до 3%.

Обязательное тестирование по основным качественным показателям проходят не только сами предизолированные трубы, но и все комплектующие. Перед реализацией их проверяют лабораторным способом на плотность, величину закрытых пор и теплопроводность.

Это интересно! Пена в изоляционном слое внешне напоминает желтоватый кондитерский крем после взбивания. Но эта однородная паста имеет плотную мелкоячеистую структуру, которая не оседает, не слипается. Торцы ППУ изоляции не имеют защитного слоя, и очевидно, что термозащита составляет не более 1/3 общей толщины изделия.

Одна из характеристик предизолированных труб с пенополиуретаном - сцепление внешнего и внутреннего слоев. Для этого должны выполняться технологические нормы:

• зачистка поверхности стальной трубы от ржавчины, с обязательным образованием шероховатости, с которой у вспененного ППУ лучше адгезия;
• поддержка заданного температурного режима для равномерного вспенивания сырья;
• обработка внутренней оболочки разрядом для большего сцепления с пенным наполнителем.

Благодаря полученным свойствам, предварительно изолированные трубы используют при сооружении магистральных нефте-, газо- и паропроводов. А также широко используют в теплосетях для горячего водоснабжения и в различных технических трубопроводах – в цехах на горячем производстве.

Важно! ППУ производился несколькими способами, но на сегодня закрепилась практика – брать за основу углекислый газ и фреона 141b (F-141b). Эта смесь опасна, поэтому используется только в промышленном способом, из-за взрывоопасности вероятности возгорания. Но вспенивающие реактивы дают максимальный эффект при получении необходимого содержимого в межтрубном пространстве. Все нормы регулируются единой стандартизацией – ГОСТ 30732-2001.

Преимущества предизолированных труб с ППУ

Положительных качеств и подобных изделий немало.

1. Монтаж коммуникаций в сжатые сроки с минимальными трудозатратами.
2. Снижение теплопотерь до минимума (2% против 40%).
3. Повышение КПД теплотрассы до максимально возможных показателей.
4. Повышение сроков эксплуатации коммуникаций в 3-5 раз (относительно старой технологии).
5. Возможность снижения затрать на частый капитальный ремонт, благодаря минимизации разрывов предизолированных труб и их сочленений.
6. Работа системы дистанционного контроля (ОДК).
7. Нет необходимости в заземлении и обустройстве дренажной системы.
8. Защита труб от коррозии и других внешних негативных факторов.
9. Трубы в ППУ менее подвержены разрушению от химреактивов и агрессивной среды.
10. Безопасность ППУ для экологии.
11. Максимальное сохранение температуры транспортируемого вещества, благодаря отсутствию «мостиков холода».
12. Минимальная теплопроводность при небольшом слое теплоизоляции.

Технология изготовления предизолированных труб

Хорошо налаженный процесс предполагает залив пенообразующего сырья в просвет между внешней оболочкой и стальной трубой. Технология продумана таким образом, чтобы производство изделий для теплоцентралей выполнялось при минимуме операций.

Пена ППУ с минимальной теплопроводностью заливается поверх стальной трубы, которая закреплена тельфером на специальном монтажном столе. Центраторы и СОДК контролируют процесс формовки изделий. Изделие электролебедкой помещают во внешнюю оболочку. Конвейер смещает изделие в термокамеру – для дальнейшей термостатики.

Тепловентиляторы прогревают горячей струей воздуха внутреннюю поверхность трубы до 350°C – горячая основа для заливки пенополиуретана готова. Специальное устройство вращает трубу на поворотной оси. С двух сторон торцы изделие снабжают заглушками с небольшими дренажными просветами для воздуха вывода проволоки.

Винтами крепят заглушки, чтобы предупредить отток не застывшего сырья из пространства между трубами. Заливочная машинка регулируется на пульте управления, где выставляют основные параметры заливки. Они зависят от типа сырья, длины и формы труб. Лейку для впрыскивания ППУ заливочной машины подводят к отверстию трубы и производят быстрый ввод смеси. Дальнейшая цель – отвердение термоизоляционного слоя в межтрубном пространстве.

Далее изделия переводятся на участок контроля и лабораторной проверки качества. Сертифицированные изделия сортируют, маркируют и упаковывают. По завершении процесса гидроизоляции на торцах труб для тепловых сетей их штабелируют на стеллажах – до 5-6 изделий.

Обратите внимание! В Европе основные требования к предварительной изоляции из ППУ для прокладки подземных коммуникаций регулировались европейским стандартом – EN253. Он отражался и в сопроводительной документации.

В РФ производители предизолированных изделий, технологи и разработчики выработали единый российский стандарт – ГОСТ 30732-2001. Стандартизация вступила в законную силу 01.07.2001 года. В нормативном документе отражены требования к изделиям ППУ изоляции и комплектующим к предизолированным трубам. Эксплуатация предизолированных изделий в коммуникациях предполагает учет теплопроводности газов. Этот показатель растет по мере повышения температуры. Однако этот показатель не способен существенно повлиять на сами трубы и изолирующий слой пенополиуретана.

Журнал «Новости теплоснабжения» № 5, 2005 г., www.ntsn.ru

В.И. Манюк, президент; к. т.н. И.Л. Майзель, исполнительный директор, Ассоциация производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией, г. Москва

28 февраля 2005 г. в Москве прошла конференция, посвященная опыту производства, проектирования, строительства и эксплуатации трубопроводов тепловых сетей с пенополиуретановой изоляцией, организованная Ассоциацией производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией. В конференции приняли участие более 60 организаций из различных регионов России. Это, прежде всего, производители предизолированных труб, строительные организации, активно применяющие их при прокладке тепловых сетей, производители сырья, оборудования, а также крупнейшие научно-исследовательские и проектные институты, в т.ч. и зарубежные партнеры. На конференции состоялся заинтересованный обмен мнениями по проблемам, существующим в данной области последнее десятилетие, когда массово развивалось это направление в теплоснабжении.

Общим мнением участников конференции было следующее - для обеспечения надежности, долговечности и энергоэффективности конструкций тепловых сетей следует максимально широко применять трубопроводы с пенополиуретановой изоляцией как для подземной бесканальной прокладки, так и для надземной прокладки. Альтернативы этому направлению в теплоснабжении на сегодняшний день практически нет.

В своем докладе «Опыт массового производства и применения трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией в России» исполнительный директор Ассоциации, к.т.н. И.Л. Майзель, подвел итоги более чем десятилетнего опыта производства и применения таких трубопроводов в строительстве. Если в 1994 г. в России было всего несколько предприятий, производящих предизолированные пенополиуретаном трубы, то к началу 2005 г. их насчитывалось около 70. Так, в Центральном федеральном округе существует около 30 таких предприятий (в т.ч. в г. Москве и Московской области - 21 предприятие), в Северо-Западном - 8, в Поволжском - 9, в Уральском - 9, в Сибирском - 9, в Южном - 4. Общая мощность предприятий составляет около 10 тыс. км в год как магистральных, так и разводящих трубопроводов (от 57 мм и ниже, до 1200 мм). Однако, из-за недостатка в финансировании, мощности предприятий используются в среднем на 30-60%.

Было подчеркнуто, что для успешного применения трубопроводов с ППУ-изоляцией Ассоциацией и ее членами разработана нормативная документация. Основные документы следующие:

Межгосударственный стандарт ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке»;

СТ 4937-001-18929664-04 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана со стальным защитным покрытием»;

СП 41-105-2002 «Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке»;

РД 10-400-01 «Нормы расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей»;

Компьютерные программы «СТАРТ»;

СНиП 41 -02-2003 «Тепловые сети»;

СНиП 41-03-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»;

СП 41-107-2004 «Проектирование и монтаж подземных трубопроводов горячего водоснабжения из труб ПЭ с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке» и др.

Для того, чтобы применение новой продукции проходило успешно, необходимо уделять самое пристальное внимание качеству выпускаемых изделий, повышению уровня проектирования и монтажа с обязательным использованием систем оперативного дистанционного контроля (ОДК) в процессе эксплуатации.

И.Л. Майзель подчеркнул, что для повышения уровня проектирования и строительства теплотрасс в Ассоциации созданы учебные центры, через которые прошли сотни специалистов проектировщиков и строителей (каждый год в учебных центрах НПО «Стройполимер» и ЗАО «МосФлоулайн» обучается около 700-800 человек).

О новых подходах при разработке СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» сообщил в своем докладе начальник отдела ОАО «Объединение ВНИПИЭнергопром», д.т.н. Г.Х. Умеркин. Особое внимание уделялось таким понятиям как вероятность безотказной работы системы, коэффициенту готовности (качества) системы, живучести системы и т.д.

Повышению надежности работы тепловых сетей был посвящен доклад директора тепловых сетей ОАО «Ленэнерго» Е.Г. Хачатурова. Он отметил, что в тепловых сетях ОАО «Ленэнерго» применение труб в ППУ-изоляции началось в 1993 г. и уже проложено 123 км.

Ранее использовались трубы без систем оперативного дистанционного контроля (ОДК). И только с 2003 г. на предприятии приняли однозначное решение - ни одного метра трубопровода в ППУ-изоляции не должно быть проложено без системы контроля. Появился реальный инструмент, позволяющий контролировать качество продукции на всех этапах, начиная от входного контроля поставляемой продукции. Монтажники теперь знают, что сдать объект смогут, только если сопротивление изоляции отвечает нормативному.

В процессе хранения и укладки трубопроводов изоляция может быть повреждена, поэтому после монтажа трубы в траншее, перед тем как изолировать стык, обязательно вновь измеряется ее сопротивление. Если оно в норме, то металл стыка обрабатывается антикоррозийным покрытием, стык изолируется пеной и опять измеряется сопротивление. С 2004 г. все стыки обязательно обрабатываются антикоррозийным покрытием. Для этого используется мастика производства ЗАО НПК «Вектор». Мастикой этой же фирмы покрываются и торцы теплоизоляции для защиты от увлажнения при неблагоприятных погодных условиях и даже при затоплении шурфов.

Начальник службы эксплуатации предприятия «Теплосетьсервис» В.И. Кашинский остановился на опыте эксплуатации стальных трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией в тепловых сетях ОАО «Мосэнерго» за период с мая 1996 г. по март 2004 г. За этот период были отмечены следующие неисправности, выявленные при эксплуатации 218,4 км трубопроводов с ППУ-изоляцией:

Повреждение стальных труб от внутренней коррозии - 4%;

Дефекты сварных швов - 5%;

Дефекты заделки стыковых муфтовых соединений - 23%;

Ошибки при монтаже систем оперативного дистанционного контроля (СОДК) - 5%;

Разрушение элементов для подключения СОДК (терминалы, контактные коробки, соединительные кабели и т.д.) - 26%;

Механические повреждения при проведении земляных работ - 3%;

Выход из строя приборов СОДК - 1 %.

Таким образом, повреждения от наружной коррозии отсутствуют (для старых традиционных конструкций тепловых сетей в непроходных каналах с тепловой изоляцией из минераловатных материалов повреждения от этого вида коррозии составляли около 75%), от внутренней коррозии - не более 4%. Основной вид повреждений - это вандализм и отсутствие координации между различными организациями, производящими земляные работы.

После обучения и накопления опыта специалистами монтажных организаций дефекты при заделке муфтовых соединений постепенно снижаются. Удельная повреждаемость стальных трубопроводов (число повреждений в год, отнесенных к одному км) за период с 1999 по 2003 гг. для бесканальных прокладок в ППУ-изоляции составила 0,0107, а для остальных типов прокладки - 1,244, т.е. отличается на два порядка. (Докладчик согласился с замечанием, что сравнение не совсем корректное, т.к. оценивалась повреждаемость относительно новых бесканально проложенных трубопроводов в ППУ-изоляции и «старых» теплотрасс традиционных типов, имеющих к тому же значительно большую протяженность - прим. ред.).

Директор ОАО «Объединение ВНИПИЭнергопром» и президент НП «Российское теплоснабжение» В.Г. Семенов подчеркнул необходимость повышения качества выпускаемой продукции. Остановившись на безусловных преимуществах прокладки тепловых сетей трубами с ППУ-изоляцией, особенно в существенной экономии тепла, докладчик рекомендовал усилить контроль на всех стадиях проектирования, производства и строительства тепловых сетей.

С докладом об опыте проектирования тепловых сетей выступил главный специалист ОАО «Моспроект» А.В.Фишер. Он отметил, что в Москве широко используются гибкие трубы из сшитого полиэтилена с пенополиуретановой изоляцией при реконструкции и новом строительстве тепловых сетей после ЦТП в системах горячего водоснабжения и отопления, что в значительной степени (до 50 лет и более) увеличивает срок службы и надежность тепловых сетей и всей системы теплоснабжения в целом. Для возможности более широкого использования таких труб необходимо разработать «Свод правил по проектированию тепловых сетей с использованием труб из полимерных материалов», в котором узаконить отмену использования отключающей и спускной арматуры на ответвлениях к отдельным зданиям и ряд других вопросов, существенно облегчающих и удешевляющих монтаж и дальнейшую эксплуатацию тепловых сетей на основе сшитого полиэтилена.

Вопросы расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей с ППУ-изоляцией были затронуты в докладе заместителя директора НТП «Трубопровод» В.Я. Магалифа. Он коснулся использования компьютерных программ «СТАРТ» в этих расчетах. Острую дискуссию вызвала скорректированная методика расчета толщины стенок тройниковых ответвлений, приводящая к их существенному увеличению. По заявлению В.Я. Магалифа в методику заложены нормы расчета на прочность, изложенных в РД 10-400-01, утвержденных Госгортехнадзором. Однако эти толщины не корреспондируются с ГОСТ 30732-2001 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке».

О достижениях в производстве и применении стальных труб с ППУ-изоляцией сообщалось в докладах главного инженера ЗАО «Мос-Флоулайн» В.Г. Кухтина и директора ЗАО «Сибпромкомплект» (г. Тюмень) Г.А. Размазина. Отмечалась необходимость полной комплектации тепловых сетей (производства фасонных элементов, запорной арматуры, материалов для изоляции стыков, СОДК и т.д.). Так, например, ЗАО «МосФлоулайн», кроме труб и фасонных изделий, производит и поставляет на монтаж шаровую запорную арматуру и с 2005 г. компенсаторы (стартовые и сильфоновые).

Ряд докладчиков представили выпускаемую их организациями продукцию для производства и монтажа тепловых сетей трубами с ППУ-изоляцией.

Директор ПК «Полимер-Комплекс» В.И.Тимохин и руководитель представительства «Каннон» (Италия) А.Ю. Бобков рассказали о заливочных машинах, генеральный директор ООО «НПП «Изолан» (г. Владимир) М.Я. Царфин и представитель ООО «ВИКОРД» А.В.Шаповалов (г. Тольятти) о сырьевых системах для ППУ, президент фирмы «ЭНЭКОС» (г. Санкт-Петербург) - о шаровой запорной арматуре Д у 300-800 мм, представитель ООО «Ольмакс» - о ручных экструдерах для сварки полиэтиленовых оболочек.

В.А.Поляков (ЗАО «МосФлоулайн») подчеркнул в своем сообщении необходимость установки систем оперативного дистанционного контроля за состоянием увлажнения пенополиуретана и рассказал о новых многоуровневых детекторах для фиксации увлажнения.

В заключение президент Ассоциации В.И.Манюк рекомендовал участникам конференции шире использовать опыт, накопленный членами Ассоциации в производстве и применении труб с ППУ-изоляцией в тепловых сетях.

Журнал "Новости теплоснабжения", № 3, (19), март, 2002, С.25 - 31, www.ntsn.ru

к.т.н. В.Е. Бухин, старший научный сотрудник, НПО «Стройполимер»

Россия является страной с высоким уровнем централизованного теплоснабжения (до 80%). Страну пронизывают около 280 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, выполняемая из конструкций 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 2171 млн Гкал в год, что примерно соответствует годовому теплопотреблению всех стран Западной Европы и почти в 10 раз превышает теплопотребление, обеспечиваемое системами централизованного теплоснабжения в 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 техническом 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 в 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. В газете «Вечерняя Москва» от 10 декабря 1963 г. сообщалось, что институтом «Мосинжпроект» 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.

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 настоящей статье рассмотрены основные положения новой технологии.

Применяемые теплоизоляционные материалы должны обладать высокими теплоизоляционными свойствами (коэффициент теплопроводности материала не должен превышать 0,06 Вт/(м. °С)) долговечностью (стойкостью к действию воды, химической и биологической агрессии), морозостойкостью, механической прочностью 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. Схема трубы с теплоизоляцией из пенополиуретана и защитной оболочкой из полиэтиленовой трубы приведена на рис. 1.

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 9 раза (удельная повреждаемость снижается в 10 раз);

· снижение капитальных затрат в строительстве в 1,3 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.

Таблица 1. Основные физико-механические показатели стали трубопроводов

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 нормативных документов 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.

Чтобы избежать коррозии труб, необходимо использовать обработанную воду. Обработка воды зависит от местных условий, но рекомендуется соблюдать следующие требования:

· отсутствие свободного кислорода;

Стандартная длина труб 6,0-12,0 м, но технология позволяет наносить теплоизоляцию на трубы любой длины и изготовленные из других материалов (см., например, журнал «Трубопроводы и экология» 1997, №1, с. 5 о трубах из полипропилена PPR с теплоизоляцией для горячего водоснабжения).

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; 000 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 изделия стальные 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 полиуретановой 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 взрывоопасное™ 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 до 1,6 МПа и температурой до 130 °С (допускается кратковременное повышение температуры до 150 °С).