Эффективность тепловой сети определяется не только характеристиками источника тепла, но и конструкцией трубопровода.
При проектировании необходимо одновременно учитывать:
- рабочую температуру и давление,
- тепловые потери,
- гидравлические потери,
- линейное расширение,
- способ прокладки,
- коррозионную стойкость,
- количество соединений,
- трудоемкость монтажа,
- расчетный срок эксплуатации,
- климатические условия эксплуатации.
Одним из наиболее рациональных решений для сетей теплоснабжения и горячего водоснабжения являются предварительно теплоизолированные трубы с пенополиуретановой изоляцией.
Теплоизолированные трубопроводы применяются:
- при подземной прокладке тепловых сетей в проходных и непроходных каналах и тоннелях,
- при подземной прокладке бесканальным способом,
- при надземной прокладке на эстакадах и мачтовых опорах.
Конкретная конструкция трубы, материал наружной оболочки и толщина теплоизоляции выбираются с учетом условий проекта.
Конструкция трубы в ППУ изоляции
Основная функция пенополиуретана заключается в снижении тепловых потерь при транспортировке горячей воды или другого теплоносителя. Пенополиуретановая изоляция обладает низкой теплопроводностью λ=0,027 Вт/м·К (при условиях, установленных технической документацией производителя) и формирует вокруг напорной трубы стабильный теплоизоляционный слой.
Для создания жесткой конструкции между напорной трубой и наружной оболочкой устанавливаются центрирующие опоры. Они обеспечивают заданное положение трубы и равномерную толщину теплоизоляции.
В зависимости от назначения наружная защита выполняется из полиэтилена низкого давления или оцинкованной стали.
- Полиэтиленовую оболочку применяют преимущественно для подземной прокладки. Она защищает ППУ от грунтовой влаги и механических воздействий.
- Оцинкованная оболочка предназначена для надземных участков, проходных каналов и тоннелей, где требуется защита теплоизоляции от атмосферных и эксплуатационных воздействий.
Типы ППУ изоляции труб
Изоляция выпускается в стандартном и усиленном исполнении:
- Тип 1 — стандартное исполнение;
- Тип 2 — увеличенная толщина теплоизоляции для северных регионов.
Выбор типа нельзя выполнять только по географическому признаку. Проектировщик должен учитывать расчетную температуру наружного воздуха и грунта, глубину заложения, температурный график сети, допустимые линейные тепловые потери и режим эксплуатации.
Тип 2 целесообразно закладывать в проект, если увеличенная толщина изоляции необходима по результатам теплотехнического расчета или предусмотрена требованиями заказчика.
Система оперативного контроля (СОДК)
Для обнаружения увлажнения теплоизоляционного слоя трубы могут оснащаться проводной системой оперативного дистанционного контроля — СОДК. Такая система позволяет контролировать состояние изоляции и быстрее локализовать потенциально поврежденный участок.
При составлении спецификации важно учитывать, что полиэтиленовая труба в ППУ изоляции по умолчанию может поставляться без кабеля СОДК.
Изготовление с кабелем выполняется по запросу заказчика, поэтому наличие СОДК необходимо прямо указывать в проекте вместе с требованиями к соединению проводников, контрольным точкам и оборудованию мониторинга.
По запросу также возможно изготовление труб с обогревающим кабелем. Такое решение применяется, если по условиям эксплуатации требуется поддерживать заданную температуру среды внутри трубопровода.
Предизолированные фитинги в ППУ изоляции
Для устройства ответвлений, изменения направления и перехода между диаметрами применяются предизолированные фитинги в исполнении ППУ-ПЭ или ППУ-ОЦ.
Предизолированные тройники
Используются для присоединения ответвлений к основной магистрали. Их типоразмер выбирают по наружным диаметрам основной и ответвительной труб, а исполнение теплоизоляции и оболочки согласовывают с примыкающими участками сети.
Предизолированные отводы
Предназначены для изменения направления трубопровода. При выборе отвода необходимо учитывать диаметры соединяемых труб, требуемую геометрию участка и исполнение наружной оболочки.
Предизолированные редукционные переходы
Применяются при соединении участков разных диаметров. Переход должен соответствовать размерам присоединяемых напорных труб и обеспечивать совместимость ППУ изоляции и защитных оболочек.
Применение готовых предизолированных фитингов позволяет сформировать единую конструкцию теплосети из труб и фасонных элементов. Стыки фитингов с трубами выполняют предусмотренным проектом способом сварки, после чего монтажные зоны теплоизолируют и герметизируют с помощью соответствующих КЗС.
Точные размеры, сварочные режимы и состав комплектов заделки необходимо принимать по альбому технических решений и документации производителя.
Методология подбора SDR трубы PE-RT тип II
SDR (Standard Dimension Ratio) — представляет собой отношение номинального наружного диаметра напорной трубы к номинальной толщине ее стенки:
SDR= dn/en
где:
- dn — номинальный наружный диаметр напорной трубы, мм;
- en — номинальная толщина стенки напорной трубы, мм.
Из этой зависимости можно определить толщину стенки:
e=d/SDR
Чем меньше SDR при одинаковом наружном диаметре, тем толще стенка трубы. Однако одного геометрического отношения недостаточно для подтверждения допустимого давления.
Работоспособность PE-RT при заданном шаге давления необходимо проверять по таблицам производителя с учетом температуры, продолжительности эксплуатации и требований соответствующих технических условий.
Внутренний диаметр трубы определяется по формуле:
dвн=d−2e,
где:
- dвн — внутренний диаметр трубы,
- d — номинальный наружный диаметр трубы,
- e — номинальная толщина стенки трубы.
Именно внутренний диаметр следует использовать как исходный геометрический параметр при гидравлическом расчете пропускной способности и потерь давления.
Практическая последовательность выбора SDR
Для подбора толщины стенки трубы в соответствии с ГОСТ 32415-2013 и ГОСТ Р ИСО 13760-2021 необходимо рассчитать долговременную прочность трубопроводов (SDR) методом расчета накопленного повреждения (правило Майнера), удовлетворяющую техническим условиям заказчика.
Иными словами, определить толщину стенки трубы, которая при заданных температуре и давлении прослужит не менее 50 лет в соответствии с ГОСТ 32415-2013.
Для режима с изменяющейся температурой расчетную гидростатическую прочность и допустимый SDR определяют по методике, установленной применимой нормативной и технической документацией. Расчет должен учитывать продолжительность работы при каждом сочетании температуры и давления.
Обобщенные данные для подбора представлены в таблице:
| Максимальная рабочая температура — Т | Максимальное рабочее давление — р | SDR |
|---|---|---|
| 95°C | 6 бар | 11 |
| 95°C | 8 бар | 9 |
| 95°C | 10 бар | 7,4 |
Окончательный SDR выбирают по расчету накопленного повреждения и подтверждают таблицами производителя для заданных температуры, давления и срока службы. Значения SDR 11, SDR 9 и SDR 7,4 не следует применять без проверки для конкретного режима эксплуатации.
Важно! SDR фасонных изделий должен быть не больше показателя SDR трубы.
Монтаж полиэтиленовых труб в ППУ изоляции
Сварка встык и заделка стыков КЗС
Сварка встык применяется для соединения напорных труб PE-RT тип II на прямолинейных участках теплосети и проводится в четыре этапа:
- Перед началом работ торцы труб освобождают от ППУ изоляции в пределах монтажной зоны, подготавливают и центрируют относительно друг друга.
- Сварку выполняют с соблюдением технологических режимов, установленных изготовителем для конкретного типоразмера трубы.
- После завершения сварочного цикла и охлаждения соединения проверяют качество сварного шва.
- Теплоизоляцию готового стыка восстанавливают с помощью комплекта заделки стыка — КЗС.
Теплоизоляция должна быть непрерывной по всей длине трубопровода, а монтажная зона защищена от попадания влаги.
Конструкция КЗС подбирается с учетом исполнения предизолированной трубы. Конкретный состав КЗС и порядок его установки определяются технической документацией производителя.
Монтаж электросварными фитингами и заделка стыков КЗС
Электросварные фитинги применяются для соединения труб, а также при монтаже участков, на которых выполнение стыковой сварки ограничено условиями производства работ.
- Перед сваркой с торцов труб удаляют теплоизоляцию в пределах монтажной зоны.
- Трубы и электросварной фитинг устанавливают соосно и фиксируют, после чего выполняют сварку по режиму, установленному изготовителем фитинга.
- Параметры сварочного цикла, требования к подготовке поверхности и продолжительность охлаждения принимаются по документации на конкретное изделие.
- После завершения сварки соединение теплоизолируют с применением КЗС. До закрытия монтажной зоны необходимо выполнить предусмотренный проектом контроль сварного соединения.
- Заделка должна восстанавливать теплоизоляционный слой и наружную защиту трубопровода. Исполнение комплекта согласовывают с типом оболочки: полиэтиленовой или оцинкованной.
Разгрузка труб в ППУ изоляции
Погрузочно-разгрузочные работы необходимо выполнять так, чтобы исключить повреждение наружной оболочки труб. Для подъема и перемещения следует применять мягкие полотенца, пеньковые или синтетические ремни и другие грузозахватные приспособления, не повреждающие поверхность изделий. Вилы погрузчиков необходимо оснащать мягкими прокладками.
Перед укладкой трубы разгружают с помощью автокрана или вручную, после чего размещают на бровке траншеи.
При проведении подготовительных работ запрещается перетаскивать трубы через дороги и по каменистому грунту, поскольку это может привести к появлению царапин, порезов и других повреждений наружной оболочки. Для защиты труб следует использовать подставки и другие подходящие приспособления.
Вытягивать трубу с помощью лебедок, строительной техники и других механических устройств запрещается.
При температуре ниже 0 °C необходимо предусмотреть специальные мероприятия для безопасной работы с трубами и укладке трубопровода в траншею. При понижении температуры пластмасса становится более жесткой и чувствительной к внешним воздействиям, поэтому следует исключить удары, толчки, резкое раскачивание и другие динамические нагрузки на трубу и ее оболочку.
PERTiX PE-RT тип II в ППУ изоляции как современное решение для теплосетей и ГВС
Наиболее современным и эффективным вариантом для низкотемпературных тепловых сетей с рабочим режимом до +95 °C являются термостойкие полиэтиленовые трубы PERTiX PE-RT тип II в ППУ изоляции.
Предизолированные трубы PERTiX производятся по ТУ 22.21.29-002-26263820-2024 «Трубы и детали соединительные «PERTiX» из полиэтилена повышенной термостойкости (PE-RT тип II) с тепловой изоляцией.» и по некоторым своим характеристикам превышают базовые требования ГОСТ 56730-2015 и ГОСТ 32415-2013.
По сравнению с жесткими металлическими трубопроводами такая система обладает комплексом эксплуатационных преимуществ:
- гибкость упрощает прокладку трассы и позволяет поставлять трубу хлыстами по 12 метров или бухтами;
- возможность бесканальной прокладки сокращает объем земляных и строительных работ;
- рабочая температура до +95 °C позволяет применять систему в теплоснабжении и сетях ГВС;
- рабочее давление до 1,0 МПа (10 бар) охватывает значительную часть проектных режимов таких сетей;
- срок службы до 50 лет снижает совокупные расходы на эксплуатацию и замену трубопровода;
- отсутствие коррозии несущей трубы исключает характерное для стали коррозионное разрушение стенки;
- низкая и стабильная абсолютная шероховатость внутренней поверхности 0,005 мм создает благоприятные условия для гидравлического режима и не увеличивается вследствие;
- небольшая масса труб позволяет снижать потребность в грузоподъемной технике при монтаже труб малого диаметра.
Сочетание напорной трубы PE-RT тип II, ППУ изоляции и защитной оболочки позволяет создавать теплосети, рассчитанные на бесканальную и другие предусмотренные проектом способы прокладки.
Гибкость, отсутствие коррозии, небольшая масса и гладкая внутренняя поверхность упрощают монтаж и способствуют сохранению гидравлических характеристик трубопровода.
Расчетный срок службы может достигать 50 лет при соблюдении допустимого сочетания температуры и давления, корректном выборе SDR, качественном выполнении сварных соединений и выполнении требований производителя к монтажу и эксплуатации.
