ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

В последние время большое внимание уделяется освоению и развитию регионов крайнего севера. При этом встает немаловажный вопрос об обеспечении тепловой энергией объектов строительства при продолжительности отопительного периода в 10 месяцев в условиях вечномерзлых грунтов. Условно все инженерные сети подразделяются на два вида: это трубопроводы горячие и холодные. К горячим трубопроводам относятся и тепловые сети. Основными инженерными задачами при проектирование являются:

- обеспечение надежности теплоснабжения потребителей с подачей теплоты не менее, чем по двум взаимно резервируемым трубопроводам;

- выбор мероприятий по сохранению устойчивости тепловых сетей на основе расчетов зоны оттаивания мерзлого грунта около трубопроводов и общего прогноза изменения мерзлотно-грунтовых условий застраиваемой территории;

- обеспечение мероприятий по повышению энергоэффективности тепловых сетей.

В зависимости от изменения физико-механических свойств мерзлых грунтов при оттаивании, температурных режимов трубопроводов и грунтов по трассе, а также температурного режима оснований зданий и сооружений, расположенных вблизи трубопроводов, принимают один из возможных принципов использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований:

принцип I – вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего заданного периода эксплуатации. Данный принцип принимают, когда грунты характеризуются значительными осадками при оттаивании, и оттаивание грунтов вокруг трубопровода влияет на устойчивость расположенных вблизи зданий и сооружений, строящихся с сохранением основания в мерзлом состоянии.

принцип II – вечномерзлые грунты основания используются в оттаивающем и оттаявшем состоянии. В данном случае грунты характеризуются незначительными осадками на всю расчетную глубину оттаивания, здания и сооружения по трассе трубопроводов расположены на значительном расстоянии от трубопроводов или возведены с допущением оттаивания вечномерзлых грунтов в их основаниях [2].

Выбор трассировки тепловых сетей проводится на основе материалов инженерно-геокриологических изысканий на застраиваемой территории с учетом прогноза изменения мерзлотно-грунтовых условий и принятого принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований проектируемых и эксплуатируемых зданий и сооружений. Для выполнения условий надежности рекомендуется применять стальные электросварные трубы либо бесшовные стальные трубы, а использование трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом не допускается. На трубопроводах тепловых сетей рекомендуется применение арматуры из высокопрочного чугуна с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления ниже минус 40°С, и из латуни и бронзы при температуре теплоносителя не выше 250°С. Для компенсации температурных расширений допустимо применение самокомпенсации, линзовых и сильфонных компенсаторов для тепловых сетей, а применение сальниковых компенсаторов недопустимо. Расстояние между подвижными опорами труб следует учитывать с коэффициентом 0,7 к расстояниям, полученным при расчете трубопроводов на прочность.

При проектирование тепловых сетей возможен как надземный, так и подземный способ прокладки трубопроводов. При подземной прокладке тепловых сетей, строящихся по принципу сохранения мерзлоты (принцип I), нельзя рассматривать бесканальную подземную прокладку. Надземная прокладка тепловых сетей должна выполняться на эстакадах, низких или высоких отдельно стоящих опорах, а также в наземных каналах, расположенных на поверхности земли. Допускается подземная прокладка тепловых сетей совместно с другими инженерными сетями в вентилируемых каналах с их выходом на поверхность в пределах проветриваемого подполья зданий, при обязательном принятии мер по предотвращению протаивания грунтов под фундаментами зданий. При подземной прокладки тепловых сетей необходимо предусмотреть выход сетей на расстоянии 6 м от стены здания подключаемого абонента. Так же необходима планировка земли для возможного отвода горячей воды от основания строительных конструкций в случае аварийой ситуации для теплового воздействия на вечномерзлый грунт. При канальной прокладке заключения трубопроводов обязательна оклеечная гидроизоляция из битумных рулонных материалов наружных поверхностей строительных конструкций.

Немаловажным аспектом в существующих и вновь проектируемых тепловых сетей является оценка их энергоэффективности. С учетом высокой стоимости производства 1 Гкалл энергии, к потерям теплоты при транспортировки предъявляются высокие требования. В качестве оценки энергоэффективности можно рассмотреть отношение суммарной тепловой энергии, полученной всеми потребителями (на входных отключающих устройствах) к тепловой энергии, выданной от источника (на выходных отключающих устройствах).

В существующих тепловых сетях обеспечение энергоэффективности можно достичь благодаря:

-оптимизации гидравлических режимов и температуры теплоносителя;

-гидравлической балансировки теплосетей;

-применению изоляции трубопроводов с низким коэффициентом теплопроводности а также при отсутствии её деформации и сползания теплоизоляционного слоя в процессе эксплуатации.

С цеью достижения оптимального резуьтата можно рекомендовать применение трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией при использовании систем оперативно-дистанционного контроля. Снижение местных сопротивлений возможно за счет использования в качестве запорной арматуры шаровых кранов, а самокомпесацию логично заменить использованием осевых компенсаторов. Для повысительных и понизительных станций насосное оборудование целесообразно рассматривать с установкой частотно-регулируемого привода. При проектировании особое внимание следует уделять катодной и электродренажной защите, устройством для удаления механических примесей из сетевой воды и из подпиточной воды кислорода и углекислого газа;

При условии выполнения всех вышеперечисленных мероприятий при проектирование срок службы трубопроводов можно принимать не менее 30 лет. При техническом диагностирование существующих сетей срок определяется расчетно-аналитическими процедурами [3] на основе неразрушающего контроля, с выдачей рекомендаций по повышению эффективности работы тепловых сетей.

Список литературы:

1. СП 124.13330.2012 Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003.
2. https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=3307.
3. РД 10-400-01 Нормы расчета на прочность трубопроводов тепловых сетей.