КОНСТРУКЦИЯ ТЕПЛОЗАЩИЩЕННОГО УЗЛА ВВОДА ТРУБОПРОВОДНОЙ СЕТИ В ЗДАНИЕ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в системе централизованного тепло-водоснабжения зданий и сооружений, в частности, в конструкции узла ввода трубопроводной сети в здание, подверженного опасности замерзания теплоносителя, для обеспечения дополнительной теплозащиты узла ввода и компенсации, в случае необходимости, расширения теплоносителя в трубопроводе для предотвращения его «разморозки».
В условиях крайнего севера весьма опасна остановка системы отопления, так как температура наружного воздуха там очень часто может опускаться ниже -50°С. Объем воды в трубах начинает увеличиваться уже с +5°С, а при 0°С возрастает примерно на 10%. В трубопроводе образовываются ледяные пробки, препятствующие опорожнению системы. При этом давление воды в замкнутом пространстве может достигать 250 МПа. При таком высоком давлении происходит разрыв стальных трубопроводов, называемый размораживанием. Размороженный участок трубопровода подлежит немедленной замене. Часто размораживанию подвержены именно узлы ввода трубопровода тепловых сетей в здания или сооружения.
Проблема предупреждения размораживания трубопроводов решается при помощи усиленной тепловой изоляции, подводом к трубопроводу электрических кабелей для его разогрева, подачей горячей воды или нагретого воздуха под давлением.
Известно устройство для размораживания водопроводных труб, содержащее емкость для воды с водонагревателем, внутри которой установлен нагнетательный насос, к которому подключен шланг малого диаметра для подачи горячей воды, выполненный из гибкого эластичного материала, при этом устранение ледяной пробки в трубопроводе и предотвращение его размораживания происходит за счет циркуляции горячей воды в гибком шланге малого диаметра (Патент РФ №142489 U1, дата приоритета 01.04.2014, дата публикации 27.06.2014, авторы: Золотых А.Н. и др., RU).
Недостатками известного устройства является необходимость подключения циркуляционного насоса и водонагревателя к источнику электричества, а также техническая сложность прогрева трубопровода, проходящего через наружное ограждение на вводе в здание.
Известно использование трубопровода с формой эллиптического сечения для защиты от размораживания, получаемого путем деформации круглого сечения сжатием, при этом деформацию осуществляют до такой степени, чтобы величина меньшей полуоси эллипса была бы равна 0,726 от первоначального радиуса трубы (Патент РФ №2237785, дата приоритета 09.01.2003, дата публикации 10.10.2004, авторы: Седых Н.А. и др., RU).
Недостатком известного решения является техническая сложность при реализации и обеспечении герметичности узла ввода трубопровода в здание в связи с изменением формы сечения.
Известно также устройство подачи горячей воды как теплоносителя, холодной и питьевой, которое может быть применено для предупреждения «разморозки». В данном устройстве по центру трубы установлен компенсатор из пластмассовой или резиновой трубы меньшего диаметра с расширителями, симметрично размещенными один от другого под разными углами, предназначенными для компенсации внутреннего давления в трубе, возникающего при замерзании воды, при этом подача горячего воздуха под давлением через полость компенсатора приводит к размораживанию льда в трубе (Патент РФ №68018 U1, дата приоритета 02.03.2006, дата публикации 10.11.2007, авторы: Лищук А.А. и др. RU).
Недостатком известного устройства является дороговизна его установки по всей протяженности трубопровода тепловой сети, а также техническая сложность монтажа данного устройства только на наиболее ответственных участках трубопровода тепловой сети, а именно в месте его прохода через ограждающую конструкцию здания.
В качестве прототипа принято устройство прохода трубопровода через ограждающую конструкцию, содержащее вставленную в отверстие в ограждающей конструкции стальную гильзу с выполненным на одном конце за одно с нею фиксирующим фланцем, жестко соединенным с ограждающей конструкцией, гильза охватывает трубопровод с зазорами между ограждающей конструкцией и трубопроводом, заполненными набивкой из негорючей минеральной ваты, при этом гильза состоит из двух соединенных сваркой полугильз, а фиксирующий фланец образован полуфланцами, выполненными за одно целое с полугильзами, на противоположном фиксирующему фланцу конце гильзы, охватывая ее, установлены две стальные полукрышки, соединенные с гильзой сваркой и жестко соединенные с ограждающей конструкцией (Патент РФ №157008 U1, дата приоритета 25.02.2015, дата публикации 20.11.2015, авторы: Батин С.А. и др., RU, прототип).
Недостатками прототипа являются: во-первых, ненадежность при работе в низкотемпературных режимах из-за малоэффективной теплоизоляции и подверженности в связи с этим «разморозке»; во-вторых, высокие трудозатраты при демонтаже узла и замене его элементов и теплоизоляции в случае повреждения.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью, является защита узла ввода трубопровода тепловой сети в здание от размораживания и обеспечение надежности системы централизованного тепло-водоснабжения зданий и сооружений при сокращении продолжительности и количества аварийно-восстановительных работ.
Для решения технической проблемы предложена конструкция теплозащищенного узла ввода трубопроводной сети в здание, содержащая расположенный в отверстии стены здания участок трубопровода с теплоизоляцией. Согласно полезной модели, конструкция содержит внешнюю стальную оболочку, состоящую из стальных труб малого и большого диаметров, стальных конусных переходов между указанными трубами и фланцевых соединений, причем стальная труба большого диаметра представляет собой расположенный в отверстии стены здания участок, а трубы малого диаметра соответствуют трубопроводу тепловой сети как с внешней, так и с внутренней сторон стены здания, кроме того, конструкция содержит сопрягаемую с внешней стальной оболочкой внутреннюю пластиковую оболочку, образованную из пластиковых труб малого и большого диаметров и пластиковых конусных переходов между трубами, при этом пластиковая труба малого диаметра, предназначенная для восприятия и компенсации давления при расширении замерзающего теплоносителя, расположена внутри пластиковой трубы большего диаметра по всей ее длине и соединена с ней с помощью пластиковых конусных переходов, а образованная между пластиковыми трубами малого и большого диаметров кольцевая полость трапециевидного продольного сечения предназначена для обеспечения дополнительной теплозащиты узла ввода трубопроводной сети в здание.
Технический результат от использования полезной модели заключается в предохранении стального участка трубопровода тепловой сети, проходящего через наружное ограждение здания, от деформаций и разрушения, а также в снижении теплопотерь на этом участке трубопровода. При этом сокращается время выполнения аварийно-восстановительных работ при остановке циркуляционных насосов и замерзании воды в трубопроводах.
На фиг. 1 схематично представлена заявляемая конструкция, смонтированная в теплосеть на вводе в здание; на фиг. 2 схематично показана конструкция теплозащищенного узла ввода трубопроводной сети в здание, продольный разрез, причем стена здания условно не показана.
На чертежах приведены следующие обозначения: 1 - несущая стена здания, 2 - теплоизоляция, 3 - стальная труба большого диаметра, 4 - стальной конусный переход, 5 - стальная труба малого диаметра, 6 - трубопровод тепловой сети с внешней стороны здания, 7 - трубопровод тепловой сети со стороны подвального помещения, 8 - пластиковая труба малого диаметра, 9 - пластиковая труба большого диаметра, 10 - пластиковый конусный переход, 11 - кольцевая полость между пластиковыми трубами большого и малого диаметров, 12 - фланцевые соединения стальных элементов.
Для достижения технического результата узел ввода трубопровода водяной тепловой сети в здание доработан следующим образом. При подходе к наружной стене здания 1 трубопровод тепловой сети 6, соединенный со стальной трубой малого диаметра 5, расширяется при помощи стального конусного перехода 4 до большого диаметра стальной трубы 3. Далее, пройдя через наружную стену здания, сужается таким же конусным переходом до первоначального малого диаметра трубопровода тепловой сети. Указанные элементы 3, 4 и 5 представляют собой внешнюю стальную оболочку с фланцевыми соединениями 12 ее элементов. Внутри стальной оболочки расположена сопряженная с ней пластиковая оболочка, состоящая из пластиковой трубы малого диаметра 8, пластиковой трубы большого диаметра 9, двух одинаковых пластиковых конусных переходов 10, соединяющих пластиковые трубы 8 и 9 с образованием кольцевой полости трапециевидного продольного сечения 11 между ними. Соединение элементов 8, 9 и 10 внутренней пластиковой оболочки может быть выполнено, например, пайкой.
Монтаж конструкции теплозащищенного узла ввода трубопроводной сети в здание осуществляется с помощью разборных фланцевых соединений 12, позволяющих монтировать конструкцию, не повреждая при этом внутреннюю пластиковую оболочку высокой температурой, что могло бы быть при сварном способе соединения.
Теплоноситель, подходя к наружной стене здания, проходит через пластиковую оболочку, а именно через пластиковую трубу малого диаметра 8. При этом пластиковая оболочка благодаря полости 11 служит воздушной прослойкой между теплоносителем и стальной трубой 3, способствующей повышению тепловой защиты узла ввода. При аварийной ситуации, когда вода в трубопроводе в месте его ввода в здание начнет замерзать и расширяться, пластиковая оболочка, а именно пластиковая труба малого диаметра 8, примет на себя это расширение и деформируется путем вздутия, компенсируя рост давления и не допуская, тем самым, деформацию и разрыв стального трубопровода.
Таким образом, внешняя стальная оболочка при расширении замерзающего теплоносителя не деформируется и сохраняет свою целостность и герметичность, тем самым, обеспечивая дальнейшую работоспособность узла ввода трубопровода системы теплоснабжения в здание или сооружение.
Преимуществом заявляемой конструкции является также то, что она может быть полностью изготовлена прямо на строительной площадке из стандартных фасонных элементов трубопроводов системы водяного теплоснабжения при помощи инструментов, применяемых для монтажа трубопроводов водяных тепловых сетей.