Isolamento do abastecimento de água no solo: regras para isolamento térmico de galhos externos
A parte externa do sistema estacionário para fornecer água a uma casa particular é geralmente colocada na espessura do solo. Portanto, ele não ocupa um lugar no site, está protegido contra influências mecânicas. No entanto, deve ser protegido de baixas temperaturas durante o período gelado. O que fazer para evitar a formação de engarrafamentos no gasoduto no inverno?
Para o fornecimento ininterrupto de água no inverno, é necessário realizar o isolamento do fornecimento de água no solo. Diremos a você como proteger os tubos colocados no chão contra congelamento. O artigo apresentado para o conhecido descreve em detalhes as opções testadas na prática para resolver esse problema.
O conteúdo do artigo:
Regras para a construção de águas subterrâneas
O congelamento do suprimento de água subterrânea ocorre devido à obtenção da temperatura do solo com valores negativos. Uma maneira de impedir que isso aconteça é manter os tubos em uma profundidade em que temperaturas abaixo de zero são inatingíveis.
Se esse requisito não for atendido, outras medidas devem ser tomadas para resolver o problema do fornecimento ininterrupto de água.
As principais disposições dos documentos regulamentares
De acordo com o parágrafo 11.40 do conjunto de regras SP 31.13330.2012, a profundidade dos tubos assentados, contando até o fundo, deve ser 0,5 metros a mais do que a profundidade estimada de penetração de temperatura zero no solo. Isso é necessário para evitar a formação de plugues de gelo na tubulação e a ruptura da tubulação em locais de cristalização da água, o que aumenta com o congelamento em volume.
A profundidade estimada, de acordo com o parágrafo 11.41 das mesmas regras, deve ser estabelecida por observações de campo do contorno do solo congelante, bem como guiada pela experiência de operação de dutos nessa área.
Essas informações podem ser possuídas por um centro hidrometeorológico ou por organizações de abastecimento de água. Na ausência de dados de campo, é necessário determinar a profundidade dos cálculos de engenharia térmica.
De acordo com o parágrafo 5.5.3 do conjunto de regras SP 22.13330.2011, a profundidade normativa do congelamento sazonal do solo na ausência de dados de observações de longo prazo deve ser determinada com base nos cálculos termotécnicos apresentados na figura abaixo.
Os valores da temperatura média mensal do ar nos assentamentos das entidades constituintes da Federação Russa devem ser obtidos da tabela 5.1 do código de regras SP 131.13330.2012.
No caso de exceder o valor obtido de 2,5 metros, bem como para áreas montanhosas com uma mudança acentuada no terreno, nas condições climáticas ou geológicas de engenharia, é necessário determinar a profundidade padrão do congelamento do solo de acordo com as fórmulas no Apêndice "G" do código de regras SP 25.13330.2012.
A profundidade de congelamento estimada de acordo com o parágrafo 5.5.4 do conjunto de regras da joint venture 22.13330.2011 para áreas com valores médios anuais de temperatura não negativos é determinada pela multiplicação do valor padrão por um fator de 1,1. Para territórios com valores negativos, esse valor é calculado de acordo com o SP 25.13330.2012.
Proteção contra baixa temperatura
Nem sempre é possível colocar completamente ou parcialmente o sistema de abastecimento de água abaixo da isotérmica zero. Às vezes, isso não pode ser feito por razões técnicas, por exemplo, quando a saída do tubo de água do poço está acima do limite da zona de congelamento da terra.
A marca do nível de congelamento é determinada de acordo com as especificidades climáticas da região em que o abastecimento de água está sendo construído.
Para a faixa do meio, esse valor é de 1,0 a 1,3 m, dependendo do tipo de solo, em áreas com invernos severos, a profundidade da colocação dos tubos, de acordo com as regras, será superior a 2,0 - 2,5 metros, o que é muito caro, e em caso de necessidade de reparo.
Se for impossível ou caro colocar o suprimento de água a uma grande profundidade, outras medidas serão usadas para seu bom funcionamento. Eles podem ser divididos em duas categorias:
- Aquecimento. Projetado para reduzir a perda de calor por um objeto por unidade de tempo. É realizado usando materiais com baixa condutividade térmica.
- Aquecimento. Projetado para aumentar a temperatura do objeto. Para implementar esse procedimento, é necessária uma fonte externa de energia térmica.
A escolha opções de isolamento ou o aquecimento do ramo externo do sistema de abastecimento de água depende das condições de operação, temperatura, geometria do sistema, simplicidade do trabalho realizado, bem como da eficiência, custo e confiabilidade da maneira de resolver o problema.
Formas de isolamento do abastecimento externo de água
Existem várias maneiras de aquecer um sistema de abastecimento de água externo localizado no solo. Se apenas água fria for fornecida, devido a uma pequena diferença de temperatura, a condutividade térmica dos materiais utilizados não é tão importante quanto sua durabilidade, resistência ou preço.
Aplicação de técnicas simples
Nesse caso, se os tubos estiverem localizados praticamente na borda da zona de congelamento, para eliminar a probabilidade de interromper o fornecimento de água, você poderá executar ações básicas que não exijam grandes investimentos e trabalho qualificado.
Nas regiões do sul, onde a profundidade do suprimento de água é pequena, basta cavar os canos no outono, enchê-los com material isolante ecológico e novamente cavar uma vala.
Para isolamento, você pode usar folhas, palha, aparas ou serragem. Eles têm baixa condutividade térmica, mas no próximo inverno eles terão tempo para apodrecer no chão, portanto esse procedimento deve ser repetido anualmente.
Se, de acordo com os cálculos, os tubos estiverem localizados um pouco acima do nível que permite garantir que o sistema não congele, em vez de aprofundar o suprimento de água, é possível resolver o problema aumentando a isotérmica zero.
Existem duas maneiras de fazer isso:
- aumentar a espessura da camada de terra, derramando-a por cima;
- use neve para aquecer.
Nos dois casos, o centro da pista de despejo de terra ou neve está localizado ao longo do suprimento de água e sua largura deve ser pelo menos duas vezes a profundidade dos tubos.
O preenchimento da terra mudará a paisagem da área do local, e o aquecimento com resíduos de plantas e madeira ou neve deve ser realizado constantemente. Portanto, para uma solução confiável e de longo prazo para o problema do isolamento do abastecimento de água, são utilizados materiais desenvolvidos especiais.
O sistema de abastecimento de água estabelecido abaixo do ponto de congelamento sazonal na região é isolado apenas na área que passa pela espessura das rochas que congelam no inverno. O isolamento térmico é organizado do nível especificado até a entrada do tubo na casa.
Se abastecimento de água para a casa através de um porão não aquecido disposto abaixo da profundidade de congelamento, o isolamento é realizado dentro do porão. Em seguida, uma caixa de madeira é organizada em torno da seção de suprimento de água e o espaço entre ela e o tubo é preenchido com serragem ou lã de basalto.
Tipos e formas de materiais
Para aquecer o suprimento de água, são utilizados materiais apresentados na forma de conchas - formas que repetem os contornos dos tubos e nós do sistema. Eles são feitos de lã de basalto, lã de vidro, poliestireno, espuma de poliestireno extrudido, espuma de poliuretano, vidro de espuma.
No caso de usar lã mineral e lã de vidro, um pré-requisito para a instalação subterrânea é a presença de uma concha de alumínio. Evita que o isolamento se molhe, devido ao qual as propriedades de isolamento do material estão quase destruídas. A carcaça pode ser substituída envolvendo tubos com isolamento de basalto e material de cobertura.
Devido à capacidade de absorver livremente a umidade na disposição de redes subterrâneas, o isolamento de algodão não é usado na forma de tapetes cortados em lajes ou enrolados em fardos sem proteção externa à prova d'água.
Uma exceção pode ser a colocação da tubulação em bandejas de concreto com aterro do espaço livre entre a bandeja e o tubo de argila expandida ou material semelhante.
A carcaça com isolamento térmico é uma peça acabada de forma cilíndrica, cujo diâmetro interno coincide com o diâmetro externo dos tubos. Os produtos com comprimento de 60 cm a 2 metros consistem em um único tubo com uma costura estrutural se o material de isolamento for elástico ou em várias (na maioria das vezes duas) seções. A principal vantagem do material secional para isolamento é a facilidade de instalação do produto.
As metades da carcaça relativamente fina são unidas à borda do elemento sobreposta no próximo elemento para evitar a formação de seções não protegidas da tubulação. O deslocamento das seções do medidor, em regra, é de 15 a 20 cm.
Se for necessário usar um isolamento espessado, é melhor escolher uma concha com um chanfro de montagem ao longo da extremidade. A segunda opção para fornecer juntas apertadas é um certo deslocamento das partes da carcaça em relação uma à outra.
Ao prender partes da concha, é usada fita de encanamento. A proteção de adjacência de curvas, curvas e outros nós do sistema ocorre com a ajuda de formas especiais.
Tinta de isolamento térmico e spray de espuma de poliuretano
Uma das soluções adicionais para evitar o congelamento da linha de suprimento de água externa localizada no solo é o isolamento térmico por spray ou líquido. Esse método permite proteger de forma confiável, sem costuras e pontes frias, proteger áreas com geometria complexa, para as quais é difícil usar materiais padrão para isolamento.
A espuma de poliuretano tem uma consistência líquida e é aplicada a objetos isolados por pulverização. Com um dos melhores indicadores de condutividade térmica, além de várias outras propriedades positivas, esse material é caracterizado por um sinal de menos: para sua aplicação, é necessário equipamento especial.
Não é difícil encontrar empresas envolvidas em isolamento térmico usando espuma de poliuretano, pois é usado ativamente em várias instalações. No entanto, todos os prestadores de serviços têm restrições sobre a área mínima de pulverização, portanto, é improvável que seja possível encontrar uma opção acessível apenas por 10 ou 20 metros da tubulação.
Tinta isolante de calor especial para isolamento de tubos semelhante à espuma de poliuretano pode ser aplicada por pulverização. Como é vendido em latas, é fácil executar esse procedimento sozinho. Há também uma opção na forma líquida, que permite pintar os elementos do suprimento de água com um pincel comum.
A tinta de isolamento térmico contém aditivos na forma de microesferas de cerâmica, espuma de vidro ou perlita. A condutividade térmica deste material é bastante baixa, mas, devido à fina camada de revestimento, pode não ser suficiente para resolver o problema de aquecer uma seção de um sistema de abastecimento de água que atravessa a espessura dos solos congelantes.
Devido ao alto custo, a aplicação de uma espessa camada de tinta de isolamento térmico é cara. Portanto, seu uso para o aquecimento é justificado apenas em áreas com geometria complexa ou em locais de possível ocorrência de pontes frias.
No entanto, no caso do uso de tubos de aço, o uso de tinta ao longo de todo o comprimento, juntamente com outro isolamento, pode ser aconselhável por outro motivo. A presença na composição do material poroso leva a uma alta taxa de aderência, eliminando a possibilidade de formação de corrosão externa, importante para estruturas metálicas localizadas no solo.
Soluções completas
O problema de congelar uma filial de um sistema de abastecimento de água é muito relevante. A demanda cria oferta e, portanto, há um grande número de soluções integradas prontas no mercado na forma de tubos com isolamento térmico e elementos de conexão. São tubulações cercadas por um aquecedor, que é fechado em uma concha sólida ou flexível.
Existem opções de tubo único e dois tubos para uma solução pronta para isolamento do revestimento externo do tubo. Para o abastecimento comum de água fria, estruturas contendo tubos de plástico são a melhor opção. Eles são mais baratos que os de metal e possuem alta velocidade de instalação.
Os tubos isolados em HDPE são entregues em baias de até 200 metros de comprimento. A colocação de sistemas de abastecimento de água com base neles pode ser realizada com um número mínimo de juntas.
Se o material corrugado for usado como revestimento externo, é possível conduzir uma tubulação sem o uso de juntas de canto. Isso é possível devido à simplicidade de fazer pequenas dobras de raio em todas as partes do kit.
Proteção de isolamento contra fatores negativos
A proteção contra o congelamento de um cano de água localizado no solo tem suas próprias especificidades. O material não deve perder total ou parcialmente suas propriedades de isolamento térmico sob a influência de fatores externos.
Re-isolar ou reparar as camadas externas requer um trabalho de escavação dispendioso e demorado, portanto, você deve imediatamente ter o cuidado de manter a integridade da estrutura de proteção.
Os efeitos destrutivos da terra e da água
O tubo de água subterrâneo está sofrendo pressão do solo, para que o material usado no isolamento possa ser esmagado. Nesse caso, sua condutividade térmica pode aumentar significativamente. Para impedir esse desenvolvimento de eventos, é necessário criar um invólucro externo sólido usando tubos de diâmetro maior ou bandejas especiais.
Se materiais higroscópicos são utilizados como isolamento térmico de tubulações, é necessário evitar a possibilidade de influência da água subterrânea sobre eles, sempre localizada no solo, independentemente do grau de saturação da água no solo.
Para proteger a lã mineral e de vidro, é usado equipamento de proteção adicional - tubos de plástico de tamanho maior que os de água, que simultaneamente solucionam o problema de esmagar o isolamento.
Você também pode usar os seguintes materiais para criar uma capa de impermeabilização:
- folha de alumínio laminada;
- fita reforçada (canalização);
- material de cobertura;
- filme plástico de alta densidade.
Isopor espuma de poliestireno extrudado absorve fracamente a umidade, mas com o tempo também se torna inútil com o degelo constante. O vidro de espuma, a espuma de poliuretano e a tinta isolante de calor não são completamente suscetíveis a esmagamento e umidade.
Resolvendo o problema de insetos e roedores
Outra causa de dano ao isolamento do suprimento de água pode ser roedores e insetos. Em um atraente isolamento térmico, as formigas roem vários movimentos e os ratos o usam para construir um ninho. Essas ações expõem partes dos tubos, o que afeta negativamente a qualidade do isolamento.
Nem os insetos nem os ratos podem estragar a espuma de poliuretano, a espuma de vidro, mas eles lidam perfeitamente com o algodão basalto. Ele e materiais similares para isolamento externo de tubulações de água devem ser protegidos contra roedores se estiverem localizados a uma profundidade inferior a 2 metros. As formigas terrestres não penetram abaixo de 1 metro, enquanto as formigas da floresta constroem um grande formigueiro, cuja parte aérea não pode ser negligenciada.
Para proteger contra roedores, você pode enrolar o isolamento com uma malha de metal. Para impedir o acesso não apenas a camundongos, mas também a formigas, é necessário embrulhar o material com papel alumínio reforçado com fita adesiva ou usar tubos ou bandejas plásticas de qualquer formato como revestimento externo.
Sistemas de abastecimento de água externos aquecidos
Se considerarmos qualquer sistema, o aquecimento é apenas uma maneira de aumentar o tempo para reduzir sua temperatura a um valor correspondente ao meio ambiente. Portanto, às vezes você precisa recorrer a outra opção para evitar o congelamento do abastecimento de água - o aquecimento.
Continuando aquecimento de água devido a fontes externas de energia e existem várias maneiras de organizar esse processo.
Circulação de água
A fonte mais simples de energia térmica adicional é a água, cuja temperatura é mais alta do que na seção isolada do suprimento de água. Se a água mais quente substitui constantemente a água gelada, o sistema não congela. Por esse motivo, o método “torneira entreaberta” funciona quando um movimento lento, mas constante, de fluido através dos tubos é organizado.
Para o suprimento de água fria de um alojamento individual, é possível organizar a substituição periódica de água no ramo externo por um mais quente. No caso do suprimento do sistema principal de abastecimento de água, muitas vezes é necessário drenar em pequenas porções, o que garante a reposição de fluidos.
É racional para isso usar um recipiente especial localizado na casa, que também funciona como um reservatório, do qual a água pode ser retirada posteriormente para suas próprias necessidades.
Se o suprimento for organizado a partir de poços, nos quais a temperatura da água é geralmente de 7 a 10 graus Celsius, é necessário ligar a bomba com mais frequência. Para armazenamento de água, você também pode usar um tanque ou tanque de armazenamento convencional.
Usando o segundo tubo e uma válvula de três vias, é possível organizar a circulação do líquido com sua descarga de volta para o poço. Ao mesmo tempo, é suficiente bombear 1,5-2 volumes de uma seção de um sistema de abastecimento de água localizado no solo entre a cabeça do poço e a entrada da casa.
Em caso de ingestão de água do poço Também existe a opção de drená-lo por gravidade, depois que a bomba parar. Este método é inadequado para uso no caso de elementos metálicos do sistema de abastecimento de água. A constante mudança de fluido e ar leva à intensa corrosão da superfície interna dos tubos e à deterioração da qualidade da água.
Em sistemas independentes de abastecimento de água com base em poço, isolamento de fonte de água bem como o isolamento térmico do próprio gasoduto. Recomendamos que você leia o artigo sobre os métodos de isolamento térmico de poços de água.
Se houver a possibilidade de inatividade prolongada da água e, consequentemente, de seu congelamento, então, apesar do aquecimento, é necessário aplicar outros métodos de aquecimento.
Usando um cabo elétrico
Na maioria das vezes, como fonte adicional de calor para um sistema individual de abastecimento de água localizado no solo, cabos elétricos. Eles podem ser colocados dentro do tubo de abastecimento de água e na superfície externa. O princípio do aquecimento é converter energia elétrica em calor.
Os cabos localizados no interior do sistema têm maior eficiência do que os cabos externos devido ao aquecimento direto do líquido.
As desvantagens desta opção para a localização do cabo incluem:
- preço mais alto por metro linear devido a requisitos ambientais;
- a complexidade e, às vezes, a impossibilidade de passar por seções curvas do sistema de abastecimento de água;
- Recomendações fortes de especialistas para conectar-se através de um RCD, apesar dos certificados de conformidade com os crescentes requisitos de proteção elétrica.
A instalação das duas opções é aproximadamente igual em complexidade. O cabo que passa dentro do tubo é vendido completo com uma luva de terminal especial. Sua conexão é feita através de um tee padrão. O cabo externo é preso com fita de alumínio e uma cobertura isolante deve ser colocada em cima para que a energia não caia no chão.
Completo com um cabo resistivo que emite uma quantidade constante de calor, é melhor usar um termostato para ligar e desligar automaticamente o aquecimento para economizar energia. Ao usar uma versão auto-regulável do cabo, é necessário escolher seus parâmetros corretamente, então não é necessário usar um dispositivo de regulação da temperatura.
Existem soluções integradas prontas que, além de um cano de água, isolamento e uma carcaça impermeável rígida, possuem um cabo de aquecimento integrado. Esses kits reduzem significativamente o tempo de instalação do sistema, no entanto, a compra de todos os elementos separadamente será muito mais barata.
Um cabo de aquecimento pode ser usado para aquecer uma parte do sistema e uma seção completamente externa da tubulação, o que torna desnecessário estabelecer a linha abaixo do nível de congelamento sazonal dos solos.
O uso de ar quente
Outra maneira eficaz de proteger o cano de água colocado no chão do congelamento é aquecê-lo com ar quente da casa. Existem duas opções - com circulação de ar natural e forçada, e ambas requerem a instalação de uma bandeja ou tubo fechado adicional de diâmetro maior.
No caso da circulação natural do ar, eles colocam um cano no suprimento de água e o isolam do lado de fora. Tem acesso a uma sala quente e, portanto, há uma lenta circulação do ar envolvendo o sistema de abastecimento de água com a transferência de calor do porão ou do primeiro andar da casa.
No segundo caso, dois canais (perfis em forma de p) são presos ao longo de todo o comprimento do sistema de abastecimento de água através do qual o ar passa. Eles são envolvidos com isolamento e cobertos com um tubo externo para impedir que o solo e o isolamento sejam esmagados pelo solo.
No final do segmento aquecido, esses perfis são conectados, obtendo-se um sistema fechado com entrada e saída internas. O fornecimento de ar é forçado por meio de um secador de cabelo.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Vídeo nº 1. Colocando uma tubulação no chão, do poço até a casa, com seu isolamento e as nuances de congelamento ao redor da fundação:
Vídeo # 2. Aquecimento de um sistema de abastecimento de água baseado em um tubo de plástico e um método de aquecimento de um joelho com um cilindro de diâmetro maior:
Vídeo nº 3. Instruções detalhadas para conectar um cabo de aquecimento externo, levando em consideração o desvio correto de elementos de fixação e torneiras:
O isolamento ou aquecimento de alta qualidade do sistema de abastecimento de água localizado no subsolo garantirá seu fluxo ininterrupto no inverno. Em caso de negligência das regras de instalação e proteção contra o frio, um procedimento complicado de degelo e reparo caro do sistema de abastecimento de água podem ser seguidos.
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Atualmente, essa é uma grande variedade de materiais de construção. E antes era apenas lã de vidro. A propósito, mesmo nas regiões de Kolyma, ninguém cavou um oleoduto a uma profundidade de dois metros. Eles simplesmente construíram redes de aquecimento externas ou ligeiramente embutidas, que consistiam em uma caixa de concreto ou madeira com tubos envoltos em lã de vidro e material de cobertura.
Estranho, eu não sabia que existiam casos com congelamento de tubos. Eu pensei que se os canos estiverem no subsolo, eles estarão completamente a salvo do frio. Embora eu nunca tenha tido esse problema, mas se isso acontecer, já saberei o que e como fazê-lo. Não vou cavar canos e isolá-los agora, vamos ver o que acontece no inverno, espero que continue. E, portanto, a informação é bastante interessante e útil, vou levar em consideração.
Nosso suprimento de água fica a uma profundidade de 2,7 metros. E do subsolo entra em casa (apenas água fria). E o suprimento paira no ar subterrâneo, o primeiro ano não congela e, nos anos restantes, você precisa ligá-lo para que a água corra um pouco, caso contrário, o suprimento e a descarga no tanque séptico congelam. Como isolar esses meio metro do chão para a casa? e como isolar o dreno no tanque séptico e ele está em um ângulo de 15. E no tubo de drenagem há três metros, e a inclinação é escassa, porque não funcionou de nenhuma outra maneira.
Eu li sobre os aquecedores Energoflex, todos os elogiam. Publicidade ou algo realmente interessante? Alguém já se deparou com eles?
Olá. Faz sentido procurar revisões reais se o representante oficial emitiu uma mensagem no site da Energoflex:
“Um indicador importante para tomar a decisão certa é a profundidade do congelamento do solo em sua área. Deve-se ter em mente que esse valor não é uma constante, ou seja, pode variar de inverno para inverno em uma faixa bastante ampla. Em média, a profundidade do congelamento do solo na região de Moscou é de 60 a 180 cm e depende da localização geográfica e do terreno. Primeiro, você precisa entender que, se colocar canos a uma profundidade acima do ponto de congelamento do solo, haverá o risco de congelar os utilitários e quebrá-los. Para evitar essa situação, recomendamos o uso de um cabo autorregulável de aquecimento elétrico em combinação com o isolamento Thermoflex“.
Diga-me que isolamento pode ser combinado? por exemplo, eu gostaria de colocar um cabo de aquecimento ao longo do tubo PND de 25 mm longitudinalmente e isolar com espuma de borracha sintética da K-Flex e em cima de outra camada de stenoflex mais barato, mas depois de ler seu artigo, em particular, o momento sobre roedores e insetos decidiu que é melhor para a camada externa use algo do PPU.
Diga-me, este projeto é conveniente ou você não pode se incomodar e usar apenas uma camada de PPU em cima do cabo de aquecimento?
Vou cavar não mais que um metro, porque feche o nível da água subterrânea. No inverno, polvilhe abundantemente com neve. O cabo de aquecimento adotou um auto-regulador, mas eu quero levar um regulador de temperatura para ele e levar o sensor de temperatura ao tubo para regular a temperatura de aquecimento do cabo de aquecimento, dependendo das flutuações da temperatura atmosférica.Dessa forma, quero obter o máximo de economia de energia.
Não vejo problemas em roedores, se você usar um aquecedor com revestimento de alumínio, por exemplo. Nesse caso, os roedores não serão assustadores, você pode usar vários materiais:
- fibra de basalto;
Merilon;
- poliisol;
- espuma;
- lã mineral;
- espuma de poliuretano;
- espuma de borracha.
Tudo depende do seu orçamento. A opção mais barata é o poliisol. Eu também recomendaria considerar um material como "Isolamento térmico" laminado. Barato, prático e roedores não danificam o isolamento.