Frostsikring av VA-anlegg Stein-Tore Sørland Norconsult VA-seksjonen Bergen 14 april 2011 Balestrand 1
Frostsikring av VA-anlegg Etablere ledningsanlegg frostfritt kan få kuldebro i kummer Etablere ledningsanlegg med isolasjon kan få kuldebro i kummer kan få kuldeinnslag, noe avhengig av type isolasjon og dybde tykkelse/isolasjonsevne form (plate, hestesko, kasse, preisolert ledning) Etablere ledningsanlegg med varme kan få kuldebro i kummer kan få kuldeinnslag, noe avhengig av type varme, effekt og dybde strømledning i samme grøft, varmekabel i grøft, varmekabel i ledning Etablere ledningsanlegg med isolasjon og varme kan få kuldebro i kummer kan få kuldeinnslag, noe avhengig av dybde, type isolasjon, type varme og effekt NB! Må også tenke frostsikring ved borehull, for frosten når dypt ned i fjell; om lag dobbelt så dypt som grøft med grus/pukk. Ved kryssing der det er fare for frostinntrengning nedenfra 19. oktober 2010 2
Frostfritt anlegg Frostdybde er avhengig av en del faktorer temperatur, da både middeltemperatur og frostmengde (temperatur under null grader) stedsavhengig (klima) masser (spesielt overdekning, men også masser ved siden av grøft) kor godt leder massen kulde, i praksis ulike dybder for fjell, stein, pukk, grus, sand, jord, leire mv hva varmekapasitet har massen, i praksis kor mange dager med frost/tining som skal til gjentakelser av kuldeperioder kor mange år dimensjonerer man for (20 år, 50 år, 100 år mv) før man kan påregne frost til ledning Snødybde Veier som brøytes Bør legge til grunn barfrost (ha snø som en sikkerhet), det er også vintere med barfrost 19. oktober 2010 3
Frostdybde 19. oktober 2010 4
Tilfylling/gjenfylling Materiale merknad W/mK Betong Uten armering 2,0 Med armering 2,5 Snø 0,6 Støypejern 50 Leire/silt 1,5 Fjell 3,5 Jord Fukt/sand 1,0-1,5 Sand/grus 1700-2200 kg/m 3 1,7-2,2 Pukk 1,6 Lettklinker 0,4 19. oktober 2010 5
Frostsikring av VA-anlegg 6
Frostdybde (tabell) 7
Frostsikring av kum Preisolerte kummer (finnes, men er sjeldan brukt) Isolasjon langs kumvegg Plateisolasjon - må isolere langt utenfor kum Isolering av kumlokk (preisolert eventuelt isolokk) Kuldebroer må unngås Frå VA-norm i Odda 8
Isolering av ledningsanlegg Plateisolasjon tykkelse/isolasjonsevne i forhold til overdekning (tykkelse/massefraksjon) og frostmengde innslag av kulde/frost fra sida - omkringliggende masser kan føre frost ned Hestesko bør isolere breitt - bredde avhenger av overdekning og omkringliggende masser tykkelse/isolasjonsevne i forhold til overdekning (tykkelse/massefraksjon) og frostmengde reduserer faren for innslag av frost fra omkringliggende masser (men faren er der) kan også nytte plateisolasjon er ikke alltid lett å få plassert godt Kasse tykkelse/isolasjonsevne i forhold til overdekning (tykkelse/massefraksjon) og frostmengde plasseres på fundament med grøftesingel i kassen liten sannsynlighet for innslag ved riktig tykkelse Preisolert ledning Legges som vanlig - viktig å få kappa omkring isolasjon tett for å unngå inntrenging av vatn tykkelse på isolasjon i forhold til overdekning (tykkelse/massefraksjon) og frostmengde kan legges på bakken eller langs andre konstruksjoner 19. oktober 2010 9
Isolering av ledningsanlegg 10
Isolering av ledningsanlegg 11
Varmekabler og strøm Varmekabel i selve medierører må nytte kabeltype som er tilpassa mediet (drikkevatn?) utvikle egne innføringsstykker, men kan føres inn via eksempelvis anboring mv er kanskje en nødløsning når man erfarer at ledning fryser? Varmekabel langs røret mye varme forsvinner dersom det ikke er isolert er kanskje best egna i kombinasjon med kasseisolasjon eller preisolerte rør Strømutgifter legges i kassen ved kasseisolasjon eget trekkerør for varmekabel ved preisolerte rør (NB trekke fortløpende er å anbefale) mindre dimmensjon av preiosolert på kveil med varmekabel 5-15 W/m (kanskje meir), 500 meter ledning har behov for minst 2,5 kw (kanskje opp mot 7-10 kw). bør ordne med styring slik at temperatur/frost styrer varmekabel Oppvarming av kummer kan føre varmekabel inn i kum for oppvarming av kum Strømledninger avgir noe varme, men er dette tilstrekkelig bør ha isolasjon på sider og over ledning 19. oktober 2010 12
Ledningsanlegg med isolasjon/varme Må få beregna behov for isolasjon og/eller tilførsel av varme i forhold til plassering (nedgravd/type masser eller fritt i luft), påvirkning av kulde (klimadata), medierør (type/dimensjon og kva medie) Valg av medierør PE er tøyelig om det fryser, duktilt sprekker lettere i skøyter PP er meir tøyelig en PVC Duktilt rør leder kulde bedre enn plastprodukt Må/bør kjenne til kva masser anlegget blir plassert på Er det fare for tele i massene som gjør at deler av grøft hever seg (utvider seg)? Vil omkringliggende masser kunne påvirke ledning ved utvidelse? Må det masseutskiftast til telefrie masser (under fundament og eventuelt ved siden av grøft) Strøm Bruk av strøm bør reduseres til et minimum (koster penger, energi/miljøspørsmål) Jordfeil med anlegg i bakken lengde på kabel flere sikringer (jordfeilsikringer) alarm ved feil Tilførselsanlegg for større anlegg 19. oktober 2010 13
Erfaringer ved Solfonn 2 delprosjekt (Odda) Langedalen ca 5 km med ledningsanlegg etablert i 2006-2007 frostdybde ca 2,1 meter (hyttefelt ved Solfonn) valgt ordinært anlegg med dype grøfter med overdekning ca 2,5 meter duktile ledninger for vannledning (DN200) PCV for spillvann (ø200), PE pumpeledning (ø140 mm) PP/PVC overvann gjenfylling ikke som beskrevet Solfonn Hesjabakk nytta mye storstein uten finmasser med resultat at kulde trekker letter nedover til ledning ca 7 km med ledningsanlegg etablert i 2008-2009 frostdybde som ved Langedalen valgte grunne grøfter med overdekning ca 1,0 metermed preisolerte ledninger med varmekabel. Gjenfylling med Dmaks på 150 mm PE vannledning (ø225) PP spillvannsledning (ø200 mm) og PE spillvannsledning (ø315) PP drens/overvann Grunne grøfter vart valgt av fleire årsaker: Anlegget plassert langs veg (veggrøft) til europavei der det var tett opp til fjell (bratt). Viktig fiberoptisk kabel langs veikant (ca 1 meter utenfor asfalt) Redusere omfang av sprenging av fjell langs veg Gode grunnforhold totalsett (fjell i alle retninger der ledninger er etablert) Store hovedsikringer 7 km (både vann og avløp, og enkelte plasser også pumpeledning), ca 7 W/m gir hovedsikring til varmekabler på over 100 kw (beregna maksforbruk 98 kw) 19. oktober 2010 14
Erfaringer ved Solfonn Vinteren 2009/2010 Langedalen Ledningsanlegg fraus (ledninger har ca 3 meter overdekning) Hovedsakelig vannledning, men også deler av spillvannsledning. Resulterte i flere veker med spyling med varmt vatn (lange dager) for innleigd personell og egne mannskaper for Odda kommune Solfonn-Hesjabakk Ikke fått kopla varmekabel (alle kabler var trekt og klargjort i kummer) Ledninger fraus ikke Har skilt mellom 4 områder (brøyta/ikke brøyta og vannledning/spillvannsledning) i SDanlegget i en pumpestasjon i området. SD anlegg skrur på/av de ulike sonene ved ulike temperaturer og varigheter. Kan også styres manuelt Inndelt i kabellengder på ca 300 meter for hver sikringskurs (jordfeil) med koplingspunkt i vannkummer (varmekabler i vannkummer) Medførte endringer i VA-norm omkring ledningsanlegg i fjellområder i Odda kommune For Langedalen hadde man mistanke om 2 forhold; gjenfylling og kuldegjennomslag i kummer. I 2010 fikk man isolert kummer og areal kring kummer. Har bare vært mindre problemer på ledning (ende med liten utskifting - mindre tiltak iverksett i PST med ekstra spyling av vegger) 19. oktober 2010 15
Sammenfatning Som utgangspunkt nyttes telefrie masser Vurder behov for isolering av kum for å reduser kuldenedslag Ved anlegg som ikke er plassert frostfritt: Må/bør kjenne til kva masser anlegget blir plassert på (grunnforhold) Er det fare for tele i massene som gjør at deler av grøft hever seg (utvider seg)? Vil omkringliggende masser kunne påvirke ledning ved utvidelse? Må det masseutskiftast til telefrie masser (under fundament og eventuelt ved siden av grøft) Dimensjonere isolasjonsbehov og behov for tilført varme Bruk av strøm bør reduseres til et minimum (koster penger, energi/miljøspørsmål) Jordfeil med anlegg i bakken lengde på kabel flere sikringer (jordfeilsikringer) alarm ved feil Tilførselsanlegg for større anlegg kan bli kraftig Styring av varmebruk Velge materiale i medierør avvike fra norm? Anbefaler PE på vannledning PP på spillvannsledning (PE i større dimmensjoner, elektromuffesveising) Strekkfaste løsning på PE 19. oktober 2010 16