Выбор конструкций тепловых сетей. Дренаж подземных каналов

Что такое дренаж?

Для начала поймем, что такое “дрена”. Дрена (от анг. drain - осушать) - элемент подземного искусственного водотока (труба, скважина, полость), служащая для сбора и отвода грунтовых вод и аэрации почвы. Дрены различают по назначению (для осушителей, коллекторов), конструкции (трубчатые, полостные) и материалам (деревянные, гончарные, пластмассовые и др.), с наполнителем (например, гравием).

Следовательно теперь можно сказать, что “дренаж ” - система подземных каналов (дрен), посредством которых осуществляется отвод от сооружений подземной (грунтовой) воды и понижение ее уровня; собственного способ осушения земель при помощи дрен. Наиболее распространены дренаж с трубчатыми дренами - дренажными трубами, соединенными в сплошные дренажные линии. Грунтовая вода поступает в стыки трубами или отверстия в их стенках. Из дрен вода попадает в коллекторы, а оттуда через магистральный канал удаляется за пределы осушаемой территории или сооружения.

Дренажные сооружения осуществляют для предотвращения проникновения воды в сооружения, упрочнения оснований и защиты их от размыва, снижения фильтрационного давления на сооружения.

Укладку дрен в грунт, осуществляют дренажные машины. По способу укладки дрен в грунт различают дренажные машины - траншейные, узкотраншейные и бестраншейные.

Траншейные дренажные машины имеют рабочий орган в виде ковша, которым роют траншею шириной 0,6 м и более.

Узкотраншейные дренажные машины с рабочими органами скребкового типа или многоковшовых цепных и роторных экскаваторов роют траншеи шириной 0,2-0,4 м. Дренажные трубы укладывают на дно открытой траншеи трубоукладчиком.

У бестраншейных дренажных машин рабочий орган - нож, которым в грунте вырезают узкую щель и одновременно на ее дно укладывают дренажные трубы.

Дренажные трубы - трубы, используемые в системах закрытого дренажа для сбора и отвода грунтовых вод. Изготавливаются из водопроницаемых пористых материалов (керамики, пластбетона, керамзитостекла и др.), а также из асбестоцемента, бетона, железобетона и т.д. Наиболее распространены керамические дренажные трубы обладающие однородным пористым строением черепка, высокой коррозионной стойкостью и долговечностью (срок службы 50-80 лет).

Устройство попутного дренажа

При проектировании, подземные тепловые сети желательно располагать выше уровня грунтовых вод. Если практически это неосуществимо, то при прокладке тепловых сетей ниже максимального уровня стояния грунтовых вод необходимо предусматривать попутный дренаж, а для наружной поверхности строительных конструкций - обмазочную битумную изоляцию.

При невозможности применения попутного дренажа следует предусматривать оклеечную гидроизоляцию из битумных рулонных материалов и с защитными ограждениями на высоту, превышающую максимальный уровень грунтовых вод на 0,5 м, или другую эффективную изоляцию. Для искусственного осушения грунта в местах расположения тепловых сетей, понижения уровня грунтовых вод и защиты от их проникания к трубопроводам служат различные дренажные устройства. Выбор конструкции дренажа зависит от условий прокладки теплосетей, например от уровня и направления движения грунтовых вод, от их дебита, от уклона трассы тепловых сетей, характера строения грунта.

При незначительном притоке воды и низком уровне грунтовых вод достаточно уложить под основание канала для дренажа слой крупнозернистого песка или мелкого гравия. В тех случаях, когда уровень грунтовых вод высокий, под основание канала укладывают слой гравия или песка с устройством попутного дренажа, рас­полагаемого параллельно каналу - с одной или двух его сторон.

Для попутного дренажа в основном применяют асбестоцементные трубы с муфтами, керамические канализационные раструбные трубы, полиэтиленовые трубы, а также готовые трубофильтры. Сборные дренажи из крупнозернистых керамзитобетонных трубофильтров получили наибольшее распространение, благодаря большой пористости стенок вода свободно проникает внутрь труб.

При использовании трубофильтров исключается необходимость устройства гравийно-песчаной обсыпки и облегчается возможность механизации строительно-монтажных работ по прокладке дренажа. Диаметр дренажных труб выбирают из расчетного количества отводимых труб, но не мене 150 мм.

Трубы керамические канализационные покрывают внутри и снаружи глазурью. Для фильтрации грунтовой воды внутрь дрена в трубах сверлят отверстия диаметром 10 мм по окружности, за исключением нижнего сектора, с шагом 200-300 мм. Раструбные соединения снизу на 0,5 диаметра зачеканивают цементным раствором или асфальтовой мастикой, а сверху засыпают гравием фракции 20-30 мм.

Конструкция теплосети

а - канал с дренажем совершенного типа

б - бесканальная прокладка в траншею с откосами и дренажем совершенного типа

1 - трубофильтр

2 - рабочий дренаж из щебня

3 - щебень основания, втрамбованный в грунт

4 - песок основания с коэффициентом фильтрации не менее 20 м/сут.

5 - песок отсыпки с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сут.

К 1 - для траншей с креплениями

К 2 - для траншей с откосами

В асбестоцементных трубах перед укладкой устраивают пропилы (прорезы) шириной 3-5 мм и длиной, равно половине диаметра условного прохода трубы, через 200-300 мм по окружности дрена, за исключением нижнего дрена. Соединение асбестоцементных труб выполняют на муфтах с заделкой по всему периметру стыка цементным раствором.

Вода в дренажных трубах движется самотеком, поэтому трубы прокладывают с единым уклоном на всем протяжении от места сбора грунтовых вод до сбора их в ливнесток. Продольный уклон дренажной линии должен быть не менее 0,003 и не всегда совпадает с соответствующим уклоном трубопроводов как по величине, так и по направлению. Для прочистки дренажных труб на углах поворота и на прямых участках не реже чем через 50 м устраивают контрольные смотровые колодцы диаметром не менее 1000 мм , отметки дна которых принимают на 0,3 м ниже отметок заложения примыкающих дренажных труб . В местах ответвлений также устраивают контрольные смотровые колодцы . Выпуск вод из системы попутного дренажа должен осуществляться в городскую канализацию, водосточную сеть или в открытые водоемы. Дренаж­ные выпуски выполняют из сплошных труб.

Если выпуск дренажных вод в водосточную сеть или открытый водоем невозможен, то допускается выпускать их в фекальную канализацию, при этом должен быть предусмотрен обратный клапан или гидрозатвор. Сброс этих вод в поглощающие колодцы или на поверхность земли не допускается. При расположении дренажной сети ниже водосточной или канализационной отвод воды самотеком невозможен. В этом случае сооружают дренажные насосные станции.

Устройство попутного дренажа значительно удорожает стоимость строительства тепловых сетей в целом. Дренажные устройства только тогда эффективны и оправдывают затраты на сооружение, когда за их работой ведется систематическое наблюдение. Дренажные трубы требуют прочистки при засорениях и периодической (ежегодной) промывки от отложений илистых частиц, содержащихся в грунте. Опыт эксплуатации тепловых сетей показывает, что при наличии попутного дренажа они достаточно надежно защищаются от заполнения грунтовыми и поверхностными водами, что, безусловно, оказывает влияние на надежность и долговечность работы тепловых сетей.

Топливоснабжение котельной: природный газ - от проектируемого подземного газопровода среднего давления третей категории (0,3МПа), диаметром Dy100. дизельное топливо - от проектируемого подземного резервуара для хранения резервного топлива емкостью 25 м3, с расходным баком в котельной емкостью 1 м3. Водоснабжение котельной - одним вводом от проектируемой сети хоз-питьевого водопровода Dy50. Режим водопотребления - свободный. Гарантированный свободный напор в месте подключения 20 м.вод.ст. Рабочее давление в сети 24 м.вод.ст. Исходная вода по качеству соответствует ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая». Электроснабжение котельной - от двух независимых энергоисточников двумя вводами. Первый источник - комплектная трансформаторная подстанция с одним силовым трансформатором 10/0,4 кВ мощностью 1000 кВА, второй источник - контейнерная ДЭС с устройством автоматического включения резерва. Категория электроснабжения - первая.

Каждый котел «SK755-1400» оснащен блоком управления «Logamatic 4321/4322», которые обеспечивают работу котлов в каскаде с погодозависимым регулированием температуры подающего теплоносителя для систем отопления и вентиляции.
Котел «SK655-120» оснащен блоком управления «Logamatic 4321» с модулем FM441, который обеспечивает регулирование температуры воды в контуре ГВС, а также управление насосом т/о ГВС и насосами циркуляции ГВС.
Проектом предусматривается разделение контуров котельной посредством пластинчатых теплообменников на котловой контур и контуры теплосети и ГВС.
Для системы отопления предусмотрено два пластинчатых разборных теплообменника мощностью 3300 кВт каждый фирмы «Funke», Россия. Второй теплообменник - резервный. Теплообменники выбраны с 10% запасом поверхности на загрязнения (см. Приложение Г).
Для системы ГВС предусмотрено два пластинчатых разборных теплообменника мощностью 60 кВт каждый фирмы «Funke», Россия. Каждый теплообменник рассчитан на отпуск теплоты для ГВС в максимальном режиме. Теплообменники выбраны с 16% запасом поверхности на загрязнения (см. Приложение Д).
Для снижения избыточного давления всё теплообменное оборудование, находящееся под давлением оборудовано предохранительными клапанами Prescor:
- каждый водогрейный котел «SK755-1400» - одним клапаном S960 Dy40 с Рсраб= 4,5 бар;
- водогрейный котел «SK655-120» - одним клапаном S320 Dy25 с Рсраб= 5 бар
- каждый теплообменник отопления - одним клапаном S960 Dy40 с Рсраб= 8 бар;
- каждый теплообменник ГВС - одним клапаном Prescor B Dy15 с Рсраб= 10 бар.
Теплообменники оборудованы воздуховыпускными и сливными устройствами.
Сбор и отвод сточных вод от котлов, оборудования котельной и предохранительных клапанов предусматривается по дренаж ным трубопроводам в накопительный аварийный колодец емкостью 5м3.
Параметры теплоносителя в котловом контуре 100/70ОС.
Параметры теплоносителя для систем отопления, вентиляции - сетевая вода с расчетными температурами по отопительному графику 95/70ОС.
Параметры теплоносителя в контуре т/о ГВС 95/75ОС.
Параметры теплоносителя для системы горячего водоснабжения - вода с температурой 55ОС.
Котловая вода нагревается в котле и с параметрами 100-70оС циркулирует в котловом контуре. Циркуляция теплоносителя осуществляется котловыми насосами, установленными на каждом котле типа «TOP-S 100/10» фирмы «Wilo» с расходом 45 м3/ч и напором 6 м.вод.ст.

Для исключения низкотемпературной коррозии котлов «SK755-1400» предусмотрена установка 3-ех ходового смесителя, который поддерживают температуре воды в котле не ниже +60оС.
Сетевая вода нагревается в теплообменнике отопления и с параметрами 95-70оС циркулирует в системе отопления. Циркуляция теплоносителя осуществляется сетевыми насосами типа «CronoLine-IL 80/160-11/2» фирмы «Wilo» с расходом 111 м3/ч и напором 30 м.вод.ст.
Насосы оснащены системой АВР, второй насос используется в качестве резервного и включается автоматически при выходе из строя рабочего насоса.
Для покрытия нагрузки ГВС используется котел «SK655-120» с двумя теплообменниками мощностью 60 кВт каждый. Циркуляция в контуре т/о ГВС осуществляется сдвоенным насосом типа «Top-SD 32/7» с расходом 5 м3/ч и напором 3,5 м.вод.ст. Насосы оснащены системой АВР, второй насос используется в качестве резервного и включается автоматически при выходе из строя рабочего насоса.
Для исключения низкотемпературной коррозии котла «SK655-120» предусмотрена установка насоса рециркуляции, который поддерживают температуре воды в котле не ниже +60оС.
Вода для системы ГВС нагревается в теплообменниках ГВС и с температурой 55оС циркулирует в контуре ГВС. Циркуляция осуществляется насосом циркуляции ГВС типа «Startos-Z 30/1-12» с расходом 2 м3/ч и напором 10 м.вод.ст. Насосы оснащены системой АВР, второй насос используется в качестве резервного и включается автоматически при выходе из строя рабочего насоса.
Забор воды из подпиточного бака осуществляется насосами «MultiPress MP605DM» с расходом 3,5 м3/ч и напором 40 м.вод.ст. Насосы оснащены системой АВР, второй насос резервный. Общий водяной объем системы теплоснабжения запитанной от котельной составляет 50 м3. Водяной объем трубопроводов котельной с котлами составляет 4,5 м3.
Контуры теплоснабжения закрытые, каждый котел «SK755-1400» оборудован мембранным расширительным баком емкостью 100л, котел «SK655-120» - баком емкостью 35л. Система отопления - мембранными расширительными баками у потребителей тепла, общей емкостью 3м3. Исходя из анализа исходной воды (см. Приложение Е) проектом предусматривается следующая схема подготовки воды для подпитки и заполнения систем теплоснабжения:
- очистка от механических примесей на сетчатом фильтре типа «ФМФ 50»;
- умягчение воды установкой непрерывного действия типа «TS 91-13М»;
- многофункциональный реагент «JurbySoft 9T», добавляемого в подпиточную воду насосом пропорционального дозирования типа «DL-PM 05-10».

]
Дата добавления: 21.06.2016

При проектировании, подземные тепловые сети желательно располагать выше уровня грунтовых вод. Если практически это неосуществимо, то при прокладке тепловых сетей ниже максимального уровня стояния грунтовых вод необходимо предусматривать попутный дренаж, а для наружной поверхности строительных конструкций - обмазочную битумную изоляцию.

При невозможности применения попутного дренажа следует предусматривать оклеечную гидроизоляцию из битумных рулонных материалов и с защитными ограждениями на высоту, превышающую максимальный уровень грунтовых вод на 0,5 м, или другую эффективную изоляцию. Для искусственного осушения грунта в местах расположения тепловых сетей, понижения уровня грунтовых вод и защиты от их проникания к трубопроводам служат различные дренажные устройства. Выбор конструкции дренажа зависит от условий прокладки теплосетей, например от уровня и направления движения грунтовых вод, от их дебита, от уклона трассы тепловых сетей, характера строения грунта.

При незначительном притоке воды и низком уровне грунтовых вод достаточно уложить под основание канала для дренажа слой крупнозернистого песка или мелкого гравия. В тех случаях, когда уровень грунтовых вод высокий, под основание канала укладывают слой гравия или песка с устройством попутного дренажа, рас­полагаемого параллельно каналу - с одной или двух его сторон.

Для попутного дренажа в основном применяют асбестоцементные трубы с муфтами, керамические канализационные раструбные трубы, полиэтиленовые трубы, а также готовые трубофильтры. Сборные дренажи из крупнозернистых керамзитобетонных трубофильтров получили наибольшее распространение, благодаря большой пористости стенок вода свободно проникает внутрь труб.

При использовании трубофильтров исключается необходимость устройства гравийно-песчаной обсыпки и облегчается возможность механизации строительно-монтажных работ по прокладке дренажа. Диаметр дренажных труб выбирают из расчетного количества отводимых труб, но не мене 150 мм.

Трубы керамические канализационные покрывают внутри и снаружи глазурью. Для фильтрации грунтовой воды внутрь дрена в трубах сверлят отверстия диаметром 10 мм по окружности, за исключением нижнего сектора, с шагом 200 -300 мм. Раструбные соединения снизу на 0,5 диаметра зачеканивают цементным раствором или асфальтовой мастикой, а сверху засыпают гравием фракции 20-30 мм.

Конструкция теплосети

а - канал с дренажем совершенного типа

б - бесканальная прокладка в траншею с откосами и дренажем совершенного типа

1 - трубофильтр

2 - рабочий дренаж из щебня

3 - щебень основания, втрамбованный в грунт

4 - песок основания с коэффициентом фильтрации не менее 20 м/сут.

5 - песок отсыпки с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сут.

К 1 - для траншей с креплениями

К 2 - для траншей с откосами

В асбестоцементных трубах перед укладкой устраивают пропилы (прорезы) шириной 3 -5 мм и длиной, равно половине диаметра условного прохода трубы, через 200-300 мм по окружности дрена, за исключением нижнего дрена. Соединение асбестоцементных труб выполняют на муфтах с заделкой по всему периметру стыка цементным раствором.

Вода в дренажных трубах движется самотеком, поэтому трубы прокладывают с единым уклоном на всем протяжении от места сбора грунтовых вод до сбора их в ливнесток. Продольный уклон дренажной линии должен быть не менее 0,003 и не всегда совпадает с соответствующим уклоном трубопроводов как по величине, так и по направлению. Для прочистки дренажных труб на углах поворота и на прямых участках не реже чем через 50 м устраивают контрольные смотровые колодцы диаметром не менее 1000 мм , отметки дна которых принимают на 0,3 м ниже отметок заложения примыкающих дренажных труб . В местах ответвлений также устраивают контрольные смотровые колодцы . Выпуск вод из системы попутного дренажа должен осуществляться в городскую канализацию, водосточную сеть или в открытые водоемы. Дренаж­ные выпуски выполняют из сплошных труб.

Если выпуск дренажных вод в водосточную сеть или открытый водоем невозможен, то допускается выпускать их в фекальную канализацию, при этом должен быть предусмотрен обратный клапан или гидрозатвор. Сброс этих вод в поглощающие колодцы или на поверхность земли не допускается. При расположении дренажной сети ниже водосточной или канализационной отвод воды самотеком невозможен. В этом случае сооружают дренажные насосные станции.

Устройство попутного дренажа значительно удорожает стоимость строительства тепловых сетей в целом. Дренажные устройства только тогда эффективны и оправдывают затраты на сооружение, когда за их работой ведется систематическое наблюдение. Дренажные трубы требуют прочистки при засорениях и периодической (ежегодной) промывки от отложений илистых частиц, содержащихся в грунте. Опыт эксплуатации тепловых сетей показывает, что при наличии попутного дренажа они достаточно надежно защищаются от заполнения грунтовыми и поверхностными водами, что, безусловно, оказывает влияние на надежность и долговечность работы тепловых сетей.

В настоящее время большинство строящихся теплопроводов прокладывают в непроходных железобетонных каналах. Наиболее совершенно конструкция из железобетонного канала типа МКЛ, разработанная Мосинжпроектом для труб диаметром 50 - 1400 мм. От предыдущих конструкций она отличается тем, что корытообразную часть устанавливают сверху, после того как на днище канала уже выполнены монтажно-сварочные и изоляционные работы. Эта конструкция вошла в каталог унифицированных индустриальных изделий в г. Москве.

Неподвижная опора, рассчитанная на горизонтальное усилие от двух труб 300 кН, выполнена из сборных железобетонных деталей: двух продольных ригелей, одного поперечного опорного ригеля и четырех фундаментов, соединенных попарно.

На опорах трубопроводы закрепляются хомутами, охватывающими трубы, и косынками в нижней части труб, которые упираются в металлическую раму из швеллеров. Эта рама прикрепляется к железобетонным ригелям приваркой к закладным деталям.

Прокладка трубопроводов на низких опорах нашла широкое применение при строительстве тепловых сетей на не спланированной территории районов новой застройки городов. Переход пересеченной или заболоченной местности, а также мелких рек целесообразнее осуществлять таким способом с использованием несущей способности труб.

Одним из основных условий повышения долговечности и надежности подземных тепловых сетей является защита их от затопления грунтовыми и поверхностными водами. Затопление сетей приводит к разрушению изоляции, развитию наружной коррозии трубопроводов, а также к резкому увеличению тепловых потерь. Поэтому при строительстве подземные тепловые сети желательно располагать выше уровня грунтовых вод. Если же практически это неосуществимо, то при прокладке тепловых сетей ниже максимального уровня стояния грунтовых вод следует предусматривать искусственное понижение грунтовых вод - попутный дренаж, а для наружных поверхностей строительных конструкций - обмазочную битумную изоляцию.

Для тепловых сетей, как правило, применяются горизонтальные дренажи. При не высоком уровне грунтовых вод и небольшом дебите применяют упрощенную конструкцию в виде дренирующего основания под каналом из крупного песка или гравия. Дренажное устройство прокладывают вдоль трассы тепловых сетей по одну или по обе стороны от нее. Односторонние дренажи располагают со стороны притока грунтовых вод. Основное требование к дренажу заключается в том, чтобы уровень грунтовых вод при работе дренажа был ниже дна канала или нижней отметки изоляционной конструкции теплопровода при бесканальной прокладки. Для этого заглубление верха дренажных труб принимают не менее 300 мм от дна канала. Выбор конструкции дренажа зависит от условий прокладки теплосетей: уровня и направления движения грунтовых вод, уклона трассы тепловых сетей, характера строения грунта и др.

Для попутного дренажа в основном применяется асбестоцементные трубы с муфтами, керамические канализационные раструбные трубы, а также готовые трубофильтры. Применяются также бетонные, железобетонные, пластмассовые и другие трубы.

Устройство попутного дренажа значительно удорожает стоимость строительства тепловых сетей в целом. Однако опыт эксплуатации показывает, что при наличии попутного дренажа тепловые сети достаточно надежно защищены от затопления грунтовыми и поверхностными водами, что, безусловно, оказывает влияние на надежность и долговечность работы теплопроводов.