Новое поколение тепловых сетей – высокоэффективные системы трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией  

В. И. Манюк, Президент Ассоциации производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией

И. Л. Майзель, канд. техн. наук, исполнительный директор Ассоциации производителей и потребителей трубопроводов с индустриальной полимерной изоляцией

В России сложившаяся система отопления и горячего водоснабжения многоэтажных жилых домов организована как система централизованного теплоснабжения (СЦТ). С помощью систем такого типа обслуживается 92% городских и 20% сельских жителей, т.е. примерно 73% населения страны.

Протяженность тепловых сетей в нашей стране составляет, по разным оценкам, от 180 до 280 тыс. км в двухтрубном исполнении. На сегодняшний день для 80% трубопроводов тепловых сетей превышен срок безаварийной службы, более 30% тепловых сетей находятся в ветхом состоянии и требуют ремонта.

В ряде регионов проблема износа теплопроводов стоит крайне остро. Так, в Санкт-Петербурге требуется заменить 23,1% теплосетей, в Камчатской области – 26,6%, в Красноярском крае – 27,4%, в Иркутской области – 32,0%. Не намного лучше обстоят дела и в других регионах России, причем с каждым годом состояние трубопроводов ухудшается. Если в 1997 году требовалось заменить 14,4% общей протяженности теплотрасс (каждый седьмой километр), в 2000 году эта цифра возросла до 16,2% (каждый шестой километр), то в 2003 году требует замены каждый пятый километр. Количество аварий и повреждений в тепловых сетях к 2003 году увеличилось с 0,1–0,2 в 1980-е годы до 3 на 1 километр в год. Однако в настоящее время заменяются не более 0,5–1% от общей протяженности сетей вместо 4–5% по нормативу. При этом плановый ремонт практически уступил место аварийно-восстановительному, что в 3–4 раза дороже и хуже по качеству.

В России традиционно основным способом создания тепловых сетей являлась подземная, т.н. канальная прокладка (84%), с помощью бесканальной подземной прокладки выполняется примерно 6%, а путем надземной прокладки – около 10% от общего объема работ.

В качестве теплоизоляционных материалов в каналах, как правило (порядка 90%), используются изделия из минеральной ваты (маты и плиты). Применение для этих целей цилиндров из минеральной и стеклянной ваты составляет не более 0,1%.

На наш взгляд, основные причины катастрофического состояния российских тепловых сетей заключаются в массовом применении подземной канальной прокладки трубопроводов и использовании недолговечных теплоизоляционных материалов. Действительно, никакая гидроизоляция (защитные покрытия из стеклопластиков, гидроизола, полимерных пленок, штукатурки), а также гидрофобизация волокнистых материалов не защищают их от увлажнения при длительной эксплуатации, а, следовательно, и от ухудшения их теплофизических характеристик, прежде всего, от увеличения коэффициента теплопроводности. Фактический срок службы таких трубопроводов для магистральных сетей составляет 12–15 лет, распределительных и квартальных сетей – 7–8 лет, т.е. значительно ниже нормативного, равного 25 годам.

По мнению многих специалистов, поддерживаемых Госстроем России, выходом из кризисной ситуации в теплоснабжении, сложившейся в нашей стране, является широкое использование при строительстве и ремонте тепловых сетей трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией.

Конструкции теплопроводов с пенополиуретаном и гидроизоляционным защитным слоем применяются в Америке и Западной Европе, особенно в северных странах, уже более 40 лет. Такой способ реализации тепловых сетей помог ряду стран развить систему централизованного теплоснабжения (Дания, Норвегия, Швеция и др.) и преодолеть энергетический кризис 1970-х годов.

В России трубы с индустриальной пенополиуретановой изоляцией производятся и успешно эксплуатируются более 10 лет. Безусловно, более надежная конструкция труб приводит к несколько большей первоначальной стоимости тепловых сетей. Однако за счет высокого качества трубопроводов затраты на их техническое обслуживание снижаются более чем в 9 раз, вследствие чего стоимость тепловых сетей, приведенная к одному году эксплуатации, уменьшается на 20–30% по сравнению с аналогичной тепловой сетью, выполненной традиционным методом. Поэтому одним из основных факторов экономической эффективности применения новых конструкций следует считать не их первоначальную стоимость, а стоимость, приведенную к одному году эксплуатации. При бесканальной прокладке тепловых сетей трубами с пенополиуретановой изоляцией в полиэтиленовой оболочке не требуется устраивать дорогостоящие каналы и камеры для установки запорной арматуры. В конструкции трубопроводов предусматривается система оперативного дистанционного контроля (СОДК), стоимость которой не превышает 1,5% от стоимости тепловой сети. Эта система позволяет своевременно выявлять и устранять возникающие дефекты (в первую очередь, увлажнение пенополиуретана), тем самым предотвращать аварии, типичные для тепловых сетей других конструкций. Кроме того, нет необходимости в защите трубопровода от блуждающих токов, а также в устройстве дренажа.

Таким образом, технико-экономические расчеты, проведенные для новых конструкций теплопроводов, показывают, что их применение позволяет:
• увеличить срок службы до 30–40 лет (старые типы трубопроводов 5–10 лет);
• снизить тепловые потери в 10 раз до 2% (старые типы трубопроводов 20-40%);
• снизить капитальные затраты на 15–20%; эксплуатационные – в 9 раз; ремонтные – в 3 раза;
• уменьшить время прокладки в 3–4 раза;
• исключить влияние блуждающих токов;
• исключить аварийность благодаря обязательной установке системы оперативного дистанционного контроля.

К недостаткам трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией для канальной и надземной прокладки иногда относят их горючесть и ограниченную предельную температуру применения – 130–150 °С. Но, как показали исследования, проведенные органами пожарной безопасности, при использовании оцинкованной стали в качестве защитного покрытия такие трубопроводы не являются пожароопасными. Это отражено в СНиПах 41-02-2003 «Тепловые сети» и 41-032003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». Наличие предельной температуры также не является серьезным препятствием для применения трубопроводов такого типа, т.к. по многолетним данным Мосэнерго температура носителя более 130 °С в тепловых сетях держится не более 10 суток в году, а 150 °С – не более 30 часов, что допускается ГОСТ 30732 на трубопроводы с ППУ-изоляцией.

Итак, достоинства современного метода строительства тепловых сетей настолько очевидны, что сегодня в нескольких регионах России (Москва, Ханты-Мансийск, Екатеринбург, Вологодская область, Татарстан, Бурятия и др.) приняты постановления об обязательном использовании труб с пенополиуретановой изоляцией при прокладке тепловых сетей. Следует отметить, что по данным УТЭХ г. Москвы благодаря внедрению трубопроводов с пенополиуретановой изоляцией в нескольких районах города (Южное Бутово, отчасти Люблино) уже четыре года не производится отключение горячего водоснабжения на гидравлические испытания, что создает более комфортные условия жизни наших граждан.

Для сетей горячего водоснабжения с трубами диаметром до 160 мм, а также для тепловых сетей с температурным графиком 95–70 °С, строящихся путем бесканальной прокладки, организовано производство гибких теплоизолированных пенополиуретаном полимерных труб. Срок службы полимерных труб превышает 50 лет. Длина полимерных труб в бухте может достигать при диаметре 32 мм 1240 м, а при диаметре 110 мм – 420 м и 185 м соответственно.

Замена полимерных труб на гибкие гофрированные нержавеющие стальные трубы позволит повысить температуру применения такого комбинированного трубопровода до 130 °С при диаметре труб до 127 мм. Эти трубы также выпускаются промышленностью.

Существенным преимуществом гибких труб является необходимость минимального количества неподвижных опор, практически полное отсутствие стыковых соединений, компенсаторов, отводов. Все это делает трассу из гибких труб конкурентоспособной с теплопроводами из традиционных стальных труб.

Область применения гибких труб – низкотемпературные внутриквартальные сети, протяженность которых существенно превышает протяженность первичных сетей.

Очевидно, что заменить все износившиеся трубы в тепловых сетях на надежные и долговечные современные конструкции в ближайшие годы нереально, но стремиться к использованию для нового строительства, реконструкции и при больших объемах ремонтных работ труб с индустриальной пенополиуретановой изоляцией необходимо. Это – единственная возможность избежать «подземного Чернобыля».

Госстрой России поддерживает применение новых прогрессивных трубопроводов. С 1 июля 2001 года введен в действие ГОСТ 30732 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке», а постановлением Госстроя России №168 от 26 декабря 2002 года утвержден Свод правил 41-105-2002 «Проектирование и строительство тепловых сетей бесканальной прокладки из стальных труб с индустриальной изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке». С сентября 2003 года введен в действие СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» и с ноября 2003 года СНиП 4103-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов», в которых указывается на предпочтительность применения при строительстве и ремонте тепловых сетей труб с пенополиуретановой изоляцией.

В 2004 году Ассоциацией, в соответствии с новым законом о техническом регулировании, подготовлен и выпущен стандарт СТ 4937001-18929664-04 «Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана со стальным защитным покрытием. Технические условия».

В заключение считаем целесообразным привести фрагмент из письма Председателя Госстроя России от 31.07.03 № НК-4651/5 руководителям жилищно-коммунального хозяйства: «Обращаю Ваше внимание на недопустимость реализации проектов, в основу которых заложено использование устаревших технологий, материалов и оборудования, приводящих к неэффективному использованию энергоресурсов и финансовых средств, выделяемых на строительство, ремонт и эксплуатацию объектов ЖКХ.

Прошу при проведении экспертизы проектов, в ходе строительства, реконструкции, модернизации и капитального ремонта инженерных систем жизнеобеспечения строго руководствоваться действующими нормативными документами, указанными в приложении». В приложении делаются ссылки на ГОСТ 30732-2003, СП 41105-2002 и др., касающиеся производства и применения трубопроводов с индустриальной пенополиуретановой изоляцией для тепловых сетей.

В настоящее время в России созданы условия для широкого применения трубопроводов современных конструкций: в 32 регионах страны действует более 50 предприятий, выпускающих трубы с индустриальной пенополиуретановой изоляцией общей мощностью 7–8 тыс. км труб в год как, в основном, в полиэтиленовой оболочке, так и с оцинкованным покрытием.