Читатели спрашивают

Мы продолжаем публиковать ответы на вопросы наших читателей. Консультирует Нина Анатольевна Шонина, старший преподаватель МАрхИ.

Необходимо протянуть ветку из теплового пункта внутри здания для теплоснабжения систем водоснабжения и вентиляции сооружаемого кафе в существующем здании. Служба эксплуатации требует, чтобы мы поставили компенсаторы и обосновали расчетом их установку. Подскажите, пожалуйста, на какие нормы нам ссылаться и как провести расчет?

Теплопроводы для инженерных систем, таких как система отопления, теплоснабжения и горячего водоснабжения, монтируются при температуре воздуха, которая заметно отличается от температуры рабочей жидкости, которую будут транспортировать эти трубы. Особенно велика разница при монтаже в осенне-зимний период, когда температура воздуха в здании поддерживается около 5 °C. Например, участок стальной трубы длиной 1 м при низкотемпературной воде предельно удлиняется приблизительно на 1 мм, а при высокотемпературной воде и паре удлинение каждого метра трубы достигает 1,75 мм. Удлинение труб из металлополимерных, а тем более полимерных, материалов превышает удлинение труб из стали.

Но независимо от того, из какого материала будет запроектирован трубопровод, необходимо предусмотреть меры по компенсации температурного удлинения труб, т.к. возникающие при изменении температуры напряжения способны привести к возникновению протечек и даже к разрушению арматуры и самих труб.

Компенсация температурных удлинений может быть осуществлена за счет самокомпенсации участков трубопровода, установкой компенсаторов и правильной расстановкой неподвижных и скользящих опор.

В качестве компенсаторов предпочтительно использовать углы поворотов трубопроводов. На прямых участках трубопровода необходимо предусматривать П-образные, Г-образные, петлевые и другие компенсаторы, расстояния между которыми определяются расчетом.

В качестве неподвижных опор могут быть использованы держатели для труб, закрепленные на строительных конструкциях, или укрепленные в них кронштейны.

Следует помнить, что установка одних только компенсаторов в системе без установки неподвижных опор не позволит избежать аварийных ситуаций. Известны случаи, когда при опрессовке таких систем сильфонные компенсаторы разворачивало в «гармошку» и они выходили из строя.

Для того чтобы определить необходимую компенсирующую способность, нужно рассчитать величину температурного изменения длины трубопровода ∆l по следующей формуле:

∆l = α∆TL,

где α – коэффициент теплового линейного расширения материала трубы, °C^–1 (табл. 1);
∆T – разность между максимальной и минимальной температурами трубопровода;
L – длина трубопровода, м.

Таблица 1 Ориентировочные коэффициенты теплового линейного расширения труб из различных материалов

Материал трубы Коэффициент теплового расширения, мм/м (°C) Оцинкованная сталь 0,0120 Нержавеющая сталь 0,0165 Медь 0,0166 Металлопластик 0,0250 Поливинилхлорид 0,0620 Полипропилен 0,1500 Полиэтилен 0,1800

Компенсирующая способность отвода под углом 90° определяется по формуле:

где ∆l_д – максимально допустимое продольное перемещение трубопровода от действия температуры, которое может быть компенсировано отводом, м;
[σ] – расчетная прочность, МПа;
E₀ – модуль упругости, МПа;
D – наружный диаметр труб, м;
l₁ – длина прилегающего к отводу прямого участка трубопровода до подвижной опоры, м;
r – радиус изгиба отвода, м.

Схемы гнутого отвода и компенсатора показаны на рис. 1.

Рисунок 1. Схемы гнутого отвода и компенсатора а – отвод; б – компенсатор; × неподвижная опора; = скользящая опора

Компенсирующая способность П-образного компенсатора определяется по формуле:

где ∆l – максимально допустимое продольное перемещение трубопровода от действия температуры, которое может быть воспринято компенсатором, м;
[σ] – допускаемое напряжение из условий длительной прочности, МПа;
h – вылет компенсатора, м;
D – наружный диаметр трубы, м;
r – радиус изгиба отводов компенсатора, м;
а – длина прямого участка компенсатора, м;

Максимально допустимое расстояние от оси компенсатора до оси неподвижной опоры трубопровода L_ком, см, должно вычисляться по формуле:

Расстояние l от оси трубы отвода до оси установки скользящей опоры (рис. 2) следует принимать равным l = K√∆lD, где К – коэффициент, определяемый прочностными и упругими свойствами полимерного материала труб по формуле:

где σ – расчетная прочность материала трубы, МПа.

В необходимых случаях компенсирующая способность трубопроводов может быть повышена за счет введения дополнительных поворотов, спусков и подъемов.

Компенсация теплового линейного удлинения труб из полимерных материалов может обеспечиваться продольным изгибом при укладке их в виде «змейки» на опоре, ширина которой должна допускать возможность изгиба трубопровода при перепаде температур.

Неправильный подбор компенсаторов может привести к аварийной ситуации. Если установить компенсатор на участок трубы, величина температурного расширения которого будет превышать его компенсирующую способность, то компенсатор будет работать в условиях перегрузки, а это может привести к его преждевременному выходу из строя.

При использовании сильфонных компенсаторов необходимо обратить особое внимание на предназначение компенсатора. Компенсаторы для стальных труб отличаются от компенсаторов, предназначенных для труб из более мягких материалов, таких как медь или металлопластик. Также нельзя использовать для системы водоснабжения компенсаторы, предназначенные только для системы отопления, т.к. они изготавливаются из «черной» стали, которая может негативно повлиять на качество питьевой воды, для водоснабжения необходима оцинкованная сталь.

Более подробную информацию можно получить в следующих сводах правил:

• СП 40-102–2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов»;
• СП 41-102–98 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использование металлополимерных труб»;
• СП 40-108–2004 «Проектирование и монтаж внутренних систем водоснабжения и отопления зданий из медных труб»;
• СНиП 41-02–2003 «Тепловые сети».

Как подготовить водопровод и канализацию загородного дома к зимовке?

Если вы не планируете пользоваться домом в зимний период, то главной задачей при подготовке систем водоснабжения и канализации будет тщательное удаление воды из труб и оборудования. При замерзании вода расширяется, и, если она останется в системе, то может разрушить отдельные ее участки.

Первым делом необходимо отключить насос от электропитания, затем открыть все водоразборные краны, чтобы опорожнить гидроаккумулятор насоса (в случае, если он имеется). Затем необходимо опорожнить водонагреватель: открыть специальный кран (если это предусмотрено его конструкцией) или слить через подводящую магистраль максимальное количество жидкости. Если насос водоснабжения самовсасывающий, необходимо его демонтировать, зимой лучше хранить насос в отапливаемом помещении.

В случае если уклон труб системы не соблюден и опорожнить трубы открыванием сливного крана в нижней точке системы невозможно, необходимо продуть систему сжатым воздухом для полного удаления воды.

Следует уделить внимание и системе канализации – из сифонов сантехприборов воду также следует удалить.

Если ваш дом будет использоваться и в зимнее время, необходимо предотвратить замерзание участков системы. Если труба водоснабжения от скважины к дому проложена выше глубины промерзания, нужно вдоль трубы проложить греющий кабель, подключаемый к сети электроснабжения, и утеплить трубу.

Обычно трубы водоснабжения и отопления прокладываются по полу вдоль стен. Необходимо проверить утепление стыков стен и пола в местах прокладки труб, т.к. поток холодного воздуха способен вызвать промерзание участка трубы и привести к его разрушению. Если изоляция находится в неудовлетворительном состоянии, необходимо до наступления сильных холодов привести ее в порядок. Если в фундаменте имеются вентиляционные продухи, то на зимний период их лучше закрыть ветошью.

Если участок оборудован системой полива, она также нуждается в консервации. Насос системы освобождают от воды и демонтируют, воду из накопительного бака сливают, арматуру обвязки рекомендуют также демонтировать и затем промыть. Линии орошения необходимо продуть сжатым воздухом, при проведении этой процедуры демонтировать дождеватели, капельницы, гидророзетки не обязательно, но каждую из гидророзеток необходимо также продуть воздухом. Узел продувки устанавливают в месте, где система подключена к источнику водоснабжения. Электромагнитные клапаны при продувке нужно перевести в положение «открыто» в ручном режиме. Продувку системы полива завершают тогда, когда перестанет разбрызгиваться вода из поливочных головок. Люк накопительной емкости должен быть закрыт.

Стационарный открытый бассейн также необходимо подготовить к зимовке. Полностью сливать воду из бассейна на холодный период не рекомендуется, т.к. зимой давление мерзлого влажного грунта на пустой бассейн может привести к деформации и/или повреждению его стенок.

Вначале производится очистка стенок и дна бассейна вручную (в этом случае его полностью сливают, а после очистки вновь наполняют водой до необходимого уровня) или с помощью специальной техники, например пылесосов для бассейна. При сильном загрязнении можно воспользоваться специальными составами для чистки. Следующим этапом станет подготовка системы фильтрации перед ее отключением: в течение нескольких минут необходимо включить фильтр в режиме обратной промывки, затем установить в режим уплотнения, после этого насос фильтрации можно отключить. Так как система фильтрации может быть сконструирована различными способами, перед началом работ по консервации ознакомьтесь с прилагаемой инструкцией.

Затем необходимо понизить уровень воды в бассейне ниже уровня форсунок возврата и ламп для подсветки. Далее нужно будет демонтировать лицевые детали форсунок и ламп, вынуть корзину из скиммера (системы фильтрации, предназначенной для сбора мусора с поверхности бассейна).

После освобождают от воды блок фильтров, насос и трубы, обслуживающие бассейн. Трубы продувают сжатым воздухом. Насос, фильтр и другое электрооборудование, такое как подогреватель, система противотока, по возможности демонтируют и хранят в теплом месте. Также следует поместить на хранение в сухое место аксессуары – лестницы, трамплины и пр.

Для облегчения ввода бассейна весной в эксплуатацию можно добавить химическое средство для зимней консервации, которое предотвращает образование налета на стенках бассейна.

Специалисты рекомендуют принять меры для компенсации увеличения объема воды при замерзании. Можно купить специальные компенсаторы или сделать их из подручных материалов, таких как куски пенопласта, автомобильные камеры или же пластиковые емкости с воздухом. Надо погрузить их в воду, для этого достаточно привязать к материалам груз, например, мешки с гравием.

Поверхность бассейна рекомендуется укрывать от мусора. Во избежание случайного включения нужно выключить центральный рубильник питания оборудования, обслуживающего бассейн.

Также часто нам в редакцию журнала приходят письма, в которых читатели спрашивают: согласуют ли им тот или иной материал труб для внутренних или внешних сетей.

Что касается выбора материалов, то мы можем дать только общие рекомендации, основанные на данных строительных норм и правил. Для каждого конкретного случая необходимо учитывать ряд факторов, таких как тип объекта, его бюджет, химический состав жидкости, которая будет транспортироваться трубами, ее температура, для каких целей она будет использоваться. Также необходимо принимать во внимание территориальные строительные нормы, особенности грунта, уклон местности (для наружных сетей). Можем рекомендовать нашим читателям обращаться непосредственно в местные согласующие и эксплуатирующие организации, чтобы уточнить все нюансы при выборе материалов для инженерных сетей.