Анализ влияния инженерно-геологических и других факторов

В течение длительного времени комплексное обследование тепловых сетей в филиалах ГУП «ТЭК СПб» выполняет Санкт-Петербургское предприятие «ДИсСО». Основной целью проводимых работ является оперативное обнаружение дефектных участков тепловых сетей, к которым в первую очередь следует отнести участки с значительными разрушениями гидро-теплоизоляционного покрытия, подверженные существенному коррозионному износу.

Для этих целей специалисты «ДИсСО» используют комплекс дистанционных методов неразрушающего контроля, сформированный на базе многолетнего опыта работы по оценке технического состояния теплопроводов подземной прокладки. По мере накопления базы статистических данных о техническом состоянии и условиях эксплуатации существующих трубопроводов тепловой сети, у предприятия появилась возможность использовать при оценке тепловых потерь новые методы, которые позволяют учитывать старение тепловой изоляции и инженерно-геологические условия функционирования и эксплуатации трубопроводов тепловой сети.

Результаты неоднократного, сплошного обследования тепловых сетей ГУП «ТЭК СПб» в режиме мониторинга, модельные расчеты и накопленная статистическая информация позволили выявить основные инженерно-геологические факторы, приводящие к возрастанию тепловых потерь, которые, как правило, не учитываются при проведении испытаний на тепловые потери. К ним следует отнести:

• 1. намокание теплоизоляции в периоды высокого уровня грунтовых вод, в местах разрушения гидроизоляционного покрытия (некачественная изоляция, несоблюдение технологии укладки труб, нарушения сплошности изоляции при ремонтных работах);
• 2. сезонное увлажнение грунтов на уровне прокладки трубопроводов теплотрассы;
• 3. влияние стоячих и проточных грунтовых вод, а также техногенных стоков.
• 1 фактор — намокание тепловой изоляции: оказывает влияние на все трубопроводы с изоляцией АПБ, которые эксплуатируются свыше 3 лет. Интенсивное увлажнение тепловой изоляции трубопроводов тепловой сети наблюдается в периоды увлажнения грунта.
• 2 фактор — влияние влажного грунта на увеличение тепловых потерь: оказывает на трубопроводы с изоляцией АПБ в периоды сезонного подъема грунтовых вод и сильных, затяжных дождей. В зависимости от увлажнения грунта стоячими или проточными грунтовыми водами тепловые потери будут иметь различные величины.

Оба этих фактора оказывают воздействие на увеличение тепловых потерь на трубопроводы с изоляцией АПБ, находящихся в зонах высокого уровня грунтовых вод в периоды увлажнения грунта. Гидрогеологические условия Санкт-Петербурга являются крайне неблагоприятными для эксплуатации и сохранности подземных трубопроводов тепловых сетей. Город построен в дельте Невы, грунты обладают высокой влажностью. Максимальный уровень грунтовых вод отмечается в весенний период, во время таяния снежного покрова. Менее интенсивное повышение уровня имеет место осенью. Влияние повышения уровня грунтовых вод проявляется двояко. Во-первых, увеличение влажности грунтов приводит к увеличению их теплопроводности. Во-вторых, применяемые для гидроизоляции трубопроводов материалы со временем начинают пропускать влагу, что приводит к намоканию теплоизоляции и соответственно увеличению ее теплопроводности также.

Результаты обработки материалов тепловых аэросъемок, выполненных в разные периоды времени, показывают сильное влияние фактора подтопления грунтовой водой подземных теплопроводов на величину тепловых потерь. Для иллюстрации на рис. 1 приводятся два исходных тепловых аэроснимка магистрального трубопровода от Обуховского завода в районе перекрестка улиц Шелгунова и Седова.

Левый снимок показывает состояние теплового поля над трубопроводами в конце декабря 1999 г. (зимний минимум уровня грунтовых вод). Результаты компьютерной обработки показывают среднее превышение тепловых потерь с данного участка над нормативными потерями в 2,8 раза. Правый тепловой аэроснимок (рис. 1) получен в конце марта 2000 г., в период весеннего максимума уровня грунтовых вод. В этом случае за счет насыщения влагой изоляции и грунта тепловые потери превышают нормативные в 3,2 раза.

3 фактор — влияние стоячих и проточных грунтовых вод на увеличение тепловых потерь: влияние этого фактора проиллюстрируем рисунком 2.

Рис. 2. Тепловой снимок участка магистрали, на котором зафиксировано подтопление участка грунтовой водой с последующим стоком по каналам телефонных кабелей.

На этом рисунке приведен тепловой снимок участка магистрали по ул. Коммуны, на котором зафиксировано подтопление участка грунтовой водой с последующим стоком по каналам телефонных кабелей.

Наличие проточных вод в зоне расположения трубопроводов тепловой сети оказывает воздействие на увеличение тепловых потерь через тепловую изоляцию трубопроводов тепловой сети (т.н. «радиаторный эффект»).

Все эти причины оказывают максимальное влияние на участках тепловых сетей с неудовлетворительной работой системы сопутствующего дренажа.

Помимо этого, при определении поправочных коэффициентов, следует учитывать и такие причины, как:

• — естественное старение изоляции;
• — конструктивные особенности, вызывающие возрастание тепловых потерь.

Старение изоляции: оказывает влияние на все трубопроводы с изоляцией АПБ независимо от других факторов.

Из графика (рис. 3), полученного ВНИПИэнергопромом при проведении экспериментальных работ, видно изменение коэффициента старения различных типов изоляции в зависимости от сроков их эксплуатации.

Рис. 3.

Конструктивные особенности, вызывающие возрастание тепловых потерь — к таковым относятся участки теплосети без тепловой изоляции на обратной трубе (10% от общей протяженности) и конструкционные элементы (футляры, гильзы, короба под дорожными «подушками» из щебня и гравия, участки воздушной прокладки), для которых сопротивление теплопередаче оказывается существенно меньшим.

Влияние вышеперечисленных факторов может быть учтено посредством использования поправочных коэффициентов, численные значения которых должны определяться на основании имеющихся экспериментальных и статистических данных.