Nowoczesne systemy instalacyjne w przyłączach gazowych

Dwa podstawowe przepisy traktujące o przyłączach gazowych to rozporządzenia:

• w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać sieci gazowe i ich usytuowanie (WTG) [1], oraz

• w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (WTB) [2].

Pierwsze podaje jedynie definicje i zakres przyłącza gazowego, a szczegółowe wymagania opisane są w drugim. Podział taki podyktowany jest warunkami realizacji przyłączy gazowych wykonywanych jednocześnie z instalacją gazową.

Według WTG [1] przyłącze gazowe to odcinek gazociągu od gazociągu zasilającego do kurka głównego, służący do przyłączania instalacji gazowej, którego częścią może być punkt gazowy (mały pobór gazu), zespół gazowy (średni pobór gazu) lub stacja gazowa (duży pobór gazu).

Szczegółowe wymagania odnośnie do lokalizacji i elementów przyłącza gazowego podano w WTB [2]. Wymagają one stosowania na przyłączu kurka głównego odcinającego dopływ gazu, podają szczegółowe wymagania dotyczące jego lokalizacji, zabezpieczenia, dostępu i oznakowania, liczby kurków głównych i zaworów odcinających niebędących kurkami głównymi, stosowania urządzeń redukcyjnych i ich zabezpieczenia, rodzaju i prowadzenia przewodów gazowych w zależności od typu zasilanego budynku oraz rodzaju, ciśnienia i zużycia gazu.

Podczas projektowania przyłącza gazowego należy spełnić podstawowe wymagania WTB i WTG oraz wymagania przywoływanych w nich norm, a także wytycznych miejscowego zakładu gazowniczego i zawartych w Standardach Technicznych Izby Gospodarczej Gazownictwa. Dotyczy to zarówno projektu nowego przyłącza, jak i jego wymiany, przebudowy czy modernizacji.

Zmiany w technologiach przyłączy gazowych

Stały rozwój i postęp technologiczny w sieciach gazowych wymusił nowe rozwiązania w obrębie sieci, przyłączy i instalacji gazowych, przewodów, armatury, wyposażenia oraz wykonawstwa.

Zasadniczo we współczesnych sieciach gazowych nastąpiło przejście z niskiego ciśnienia na średnie, a przewody stalowe zostały wyparte przez wykonane z PE.

Wprowadzono prefabrykację elementów, pojawiły się wąskowykopowe i bezwykopowe techniki układania gazociągów, zdecydowanie zwiększyło się bezpieczeństwo i niezawodność dostawy gazu do odbiorców, wzrosła szybkość wykonania odcinków sieci gazowych oraz ich żywotność. Zdecydowanie zwiększyło się bezpieczeństwo i niezawodność dostawy gazu do odbiorców.

Przewody przyłączy gazowych

Obowiązujące przepisy dopuszczają stosowanie w przyłączach gazowych rur stalowych oraz rur polietylenowych. Szeroko dziś stosowane przewody PE muszą spełniać wymagania Polskich Norm i same w sobie nie są nowością w branży gazowniczej. Pierwsze próby zastosowania rur PE do transportu gazu podjęto już przed rokiem 1955, a pierwszy gazociąg z PE wybudowano w 1972 roku właśnie w Polsce [3].

Ze względu na liczne zalety system przewodów PE stał się dziś standardem budowy nowych oraz modernizacji, przebudowy i napraw istniejących sieci i przyłączy gazowych. Przyłącza gazowe wykonuje się z rur z żółtego polietylenu (lub czarnego z żółtymi paskami) klasy PE80 i PE100, szeregu wymiarowego SDR 11 i 17,6 zależnie od średnicy rury i ciśnienia gazu w sieci.

W wyniku rozwoju technologii rur PE powstały przewody o zwiększonej wytrzymałości na zarysowania i naciski punktowe. Wykonane z warstwowego PE w klasie PE100 RC, wyróżnione są kolorem pomarańczowym i odpowiednim opisem. Mają wymiary standardowych rur PE i mogą być łączone przy zastosowaniu standardowych urządzeń i procedur. Dzięki zwiększonej wytrzymałości mechanicznej nadają się do układania bez podsypki i obsypki piaskowej, bezpośrednio w gruncie rodzimym, metodami tradycyjnymi, wąskowykopowymi i bezwykopowymi. Upraszcza to i przyspiesza prace wykonawcze, dzięki czemu obniża ich koszt.

Specyficzną odmianą rur wzmocnionych są te do przewiertów (np. Wavin TS).

Czytaj także: Nowoczesne systemy instalacyjne w instalacjach gazowych >>>

Łączenie przewodów PE

Przewody gazowe PE mogą być łączone techniką zgrzewania doczołowego lub elektrooporowo. System połączeń elektrooporowych do gazu obejmuje złączki mufowe PE z grzejnym drutem oporowym, obejmy unieruchamiające oraz przenośne generatory zasilania.

Połączenia elektrooporowe są mocniejsze niż doczołowe i niż sama rura, a upływ czasu nie zmienia właściwości połączenia.

Połączenia za pomocą kształtek elektrooporowych można wykonywać bezpośrednio w wykopie ręcznie lub za pomocą wysięgników oraz poza wykopem i następnie umieszczać połączony gazociąg w wykopie.

Innym sposobem łączenia rur PE jest system połączeń doczołowych. Obejmuje on bose rury i kształtki PE oraz urządzenia zgrzewające, tzw. zgrzewarki, zazwyczaj automatyczne. Połączenie wykonywane jest poprzez doczołowy styk roztopionych płytą grzejną końcówek rur. Połączenia doczołowe można wykonywać w wykopie (wymagane miejsce dla zgrzewarki) lub poza nim.

Do łączenia rur PE z armaturą kołnierzową stosuje się prefabrykowane kształtki z kołnierzami PE (fot. 1) lub stalowymi (fot. 2) łączone z rurociągiem elektrooporowo lub doczołowo.

Stosuje się również armaturę gazową fabrycznie zespoloną z odcinkami rur PE (fot. 4, fot.  5 i fot.  6), które łączy się na budowie z rurociągiem również elektrooporowo lub doczołowo.

Szczególnym połączeniem w sieciach i przyłączach gazowych jest łączenie rur PE z rurami stalowymi. Wykonuje się je zawsze za pomocą prefabrykowanych kształtek: trójników siodłowych PE lub połączeń PE/stal (fot. 3). W połączeniach kształtką PE/stal podczas spawania po stronie stalowej należy pamiętać o ochronie  miejsca połączenia stali z PE przed przegrzaniem.

Połączenie z gazociągiem

Współczesne rozwiązania umożliwiają podłączenie nowego przyłącza nawet do czynnego gazociągu bez zakłócania jego pracy. Połączenie z gazociągiem PE realizuje się najczęściej za pomocą elektrooporowego trójnika siodłowego z nawiertką (fot. 9). Wyposażenie trójnika siodłowego PE można dostosowywać do konkretnych wymagań i warunków dzięki systemowi modułowemu (fot. 7). W wypadku gazociągu stalowego wymagane jest wspawanie króćca kołnierzowego, a następnie wykonanie nawiertki i połączenia kołnierzowego PE. Dopuszcza się również zastosowanie uniwersalnej opaski do nawiercania (fot. 8).

Czytaj też: Wymagania dotyczące urządzeń gazowych i systemów przewodów rurowych >>>

Szafki gazowe

Zastosowanie szafki gazowej spełnia wymagania WTB odnośnie do zabezpieczenia, wentylacji i oznakowania kurka gazowego. W większości przypadków stosuje się prefabrykowane szafki gazowe wykonane ze stali lub tworzywa (laminatu). Na rynku dostępne są skrzynki gazowe w postaci kompletnego zespołu, punktu lub stacji gazowej z zamontowanym wewnątrz wymaganym osprzętem. Montaż na budowie ogranicza się do posadowienia skrzynki oraz podłączenia przewodów przyłącza i instalacji gazowej (fot. 10). Uzupełnieniem oferty skrzynek gazowych są prefabrykowane bloki fundamentowe do skrzynek.

Wejścia do skrzynki PE w osłonie stalowej

W celu spełnienia wymagań WTB dotyczących ochrony mechanicznej przewodu w przyłączach gazowych z PE stosuje się trzy rozwiązania: metalową rurę osłonową przewodu PE wykonywaną na budowie, prefabrykowaną kolumnę przyłączeniową złożoną z rury PE w metalowej izolowanej rurze osłonowej (preizolowanej) i ze zintegrowanym króćcem dla monozłącza gazomierza (gwint lub kołnierz) oraz prefabrykowaną kolumnę przyłączeniową ze stalowej rury gazowej ze zintegrowanym połączeniem stal/PE i króćcem dla monozłącza gazomierza (fot. 11).

Kolumny dostępne są w wykonaniu prostym lub z kolanem 90°, w zależności od wymagań inwestycji. Rura osłonowa zabezpiecza rurę PE przed ekstremalnymi temperaturami, promieniami UV oraz uszkodzeniami mechanicznymi.

Gazomierze ze zdalnym odczytem

Każdy odbiorca gazu posiada gazomierz będący podstawą rozliczenia z dostawcą. Nowoczesne gazomierze coraz częściej wyposażane są w funkcję zdalnego odczytu, a także przystosowane do działania w inteligentnej sieci energetycznej (smart grid). Specyficzną odmianą urządzenia mierzącego zużycie gazu jest zasilany bateryjnie gazomierz przedpłatowy (tzw. pre-payment, fot. 12) wyposażony w sterowany automatycznie zawór odcinający dopływ gazu w razie wyczerpania przedpłaty.

Producenci gazomierzy wciąż wprowadzają nowe rozwiązania zabezpieczające gazomierz przed manipulacją osób niepowołanych. Oferują obecnie kompletne systemy obejmujące gazomierze, zdalny odczyt i monitoring oraz automatyczny system rozliczeniowy, łączący rozliczenie za zużyty gaz i inne media.

Czytaj także: Instalowanie urządzeń gazowych - Poradnik projektanta i instalatora >>>

Przejście gazociągu przez przegrodę zewnętrzną

W określonych konfiguracjach przyłącza gazowego konieczne jest wykonanie szczelnego przejścia przez ścianę zewnętrzną budynku. W tym celu wykorzystuje się prefabrykowane kształtki, przepusty lub skręcane łańcuchy uszczelniające (fot. 13, fot.  14 i fot.  15).

Gotowe elementy trwale montowane są na budowie podczas wykonywania przyłącza i tworzą elastyczne uszczelnienie umożliwiające ruchy przewodu gazowego. Prefabrykacja zapewnia poprawność wykonania, szczelność oraz długowieczność elementu.

Bezpiecznik przepływu gazu

Niewymaganym przepisami, ale dostępnym na rynku elementem poprawiającym bezpieczeństwo eksploatacji sieci gazowych jest bezpiecznik przepływu gazu (GS) (rys. 1). Bezpieczniki lokalizuje się na przyłączach tuż za trójnikiem na gazociągu oraz na odgałęzieniach gazociągu głównego. Chronią one gazociąg przed niekontrolowanym wypływem gazu w wypadku uszkodzenia któregokolwiek przyłącza czy odgałęzienia, a tym samym zapewniają ciągłość dostaw gazu. Bezpieczniki wykonuje się jako montowane wewnątrz typowej rury PE lub gotowe kształtki elektrooporowe i doczołowe (rys. 2).

Rury osłonowe gazociągów

W określonych warunkach konieczne jest prowadzenie gazociągu w rurach osłonowych (rys. 3). W razie konieczności zabezpieczenia gazociągu z PE stosuje się rury osłonowe z PE80 lub ze stali, puste z prefabrykowanymi płozami dystansowymi, wypełniane na budowie izolacją lub preizolowane zależnie do systemu i przeszkody.

Specyficzną odmianą są dwudzielne rury osłonowe, które można montować na istniejących rurociągach (fot. 16). Końce rur osłonowych zabezpieczane są prefabrykowanymi manszetami, skręcanymi uszczelnieniami pierścieniowymi, łańcuchami uszczelniającymi lub systemami mas elastycznych.

Czytaj też: Instalowanie urządzeń gazowych - Poradnik projektanta i instalatora >>>

Taśmy ostrzegawcze

Taśmy ostrzegawcze są elementem zabezpieczającym rurociągi podziemne przed uszkodzeniem podczas prac ziemnych. W realizacjach gazociągów z rur PE stosuje się taśmy ostrzegawczo-lokalizacyjne z wkładką stalową, która umożliwia wykrycie detektorem trasy rurociągu (fot. 17). Pełnią więc podwójną funkcję: ostrzegawczą przy pracach ziemnych oraz detekcyjną.

Technologie bezwykopowe

Wykonanie podziemnego przyłącza gazowego wymaga umieszczenia gazociągu w gruncie. Zależnie od możliwości stosuje się metody wykopowe i wąskowykopowe, płużenie lub technologie bezwykopowe.

Metody wykopowe wymagają wykonania otwartego i zabezpieczonego wykopu na całej długości przyszłego przyłącza, poszerzonego w miejscach prac montera. W metodach wąskowykopowych wykop wykonany np. koparką łańcuchową ma szerokość niewiele większą od średnicy gazociągu. Gazociąg z elastycznego PE łączony jest na ziemi poza wykopem i dopiero gotowy opuszczany na jego dno.

Długie odcinki gazociągów wykonuje się również metodą płużenia – elastyczny przewód PE układany jest bezpośrednio w gruncie za pomocą pługoukładacza zamontowanego na ciągniku.

Bezwykopowe metody układania gazociągów z PE stosowane są w sytuacjach, gdy wykonanie wykopu jest niemożliwe, znacznie utrudnione lub np. spowoduje okresowe zamknięcie drogi o dużym natężeniu ruchu. Obecnie istnieje wiele technik bezwykopowego wykonywania nowych i modernizacji istniejących przyłączy gazowych.

Nowe przyłącza wykonuje się bezwykopowo techniką przewiertów lub przecisków. W zależności od technologii wymagane są większe lub mniejsze wykopy startowe i ewentualnie końcowe. Stosowane są rozwiązania, w których przecisk i przewiert są prostoliniowe lub sterowane, gdzie gazociąg może omijać np. istniejącą infrastrukturę podziemną. Metoda bezwykopowa każdorazowo wymaga zastosowania przewodów PE o zwiększonej wytrzymałości mechanicznej.

Systemy bezwykopowego wykonywania gazociągów i przyłączy gazowych obejmują kompletny system maszyn kopiących i trasujących połączenia z gazociągiem i podłączenia do budynku.

Przykładem jest system Keyhole (rys. 4 i fot. 18) przeznaczony do wykonywania przyłączy do istniejących gazociągów w obszarze zwartej zabudowy, który obejmuje urządzenia wykonujące okrągły otwór w nawierzchni, pneumatycznie usuwające ziemię nad gazociągiem, wykonujące poziomy przewiert wiertłem segmentowym i wciągające przewód PE. Technologia przewiduje podłączenie przyłącza za pomocą trójnika z nawiertką manipulatorami na poziomie gazociągu, zasypanie przyłącza wydobytym gruntem, a nawet odtworzenie nawierzchni za pomocą wyciętego wcześniej kręgu oryginalnej nawierzchni.

Podsumowanie

W obszarze przyłączy gazowych rozwój i zmiany dotyczą elementów składowych oraz technik wykonawczych. Podobnie jak w instalacjach gazowych widoczny jest trend prefabrykacji komponentów, zwiększania trwałości połączeń oraz bezpieczeństwa użytkowania i dostaw gazu [4].

Ze względu na charakter prac dąży się do maksymalnego skrócenia czasu wykonywania przyłącza, ograniczenia nakładu pracy i środków oraz ingerencji w zagospodarowany teren. Realizowane jest to poprzez rozwój technik bezwykopowych oraz automatyzację procesów wykonywania przyłącza. Maksymalnie ograniczana jest liczba połączeń rozłącznych oraz miejsc podatnych na korozyjne uszkodzenie gazociągu.

Postulaty te realizowane są głównie poprzez stosowanie rurociągów z rur PE odpowiedniej klasy. Należy jednak pamiętać, że technologia gazociągów z PE ma również szczególne wymagania:

• konieczność dostosowania procesu zgrzewania do aktualnych warunków atmosferycznych,

• wrażliwość połączenia na zabrudzenie podczas wykonywania,

• konieczność ochrony mechanicznej gazociągów z PE,

• konieczność stosowania wkładki metalowej w taśmach ostrzegawczych itd.

Z drugiej strony postęp w technologii tworzyw PE wciąż poprawia właściwości rurociągów, np. zwiększenie odporności mechanicznej umożliwiło bezwykopowe przeciąganie rur oraz umieszczanie ich w gruncie rodzimym bez podsypki i obsypki z piasku.

Przewidywać można dalsze polepszanie właściwości fizykochemicznych rur z tworzyw sztucznych i automatyzację wykonywania przyłączy gazowych. Przyłącze wykonywane będzie szybko, za pomocą specjalistycznych maszyn, w sposób niezauważalny dla otoczenia, a jedynym śladem jego wykonania będzie skrzynka gazowa.

Czytaj również: Wymagania dla budynków po 2020 roku a rozwiązania konwencjonalne i OZE – cz. 2 >>>

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 26 kwietnia 2013 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać sieci gazowe i ich usytuowanie (DzU 2013, poz. 640).

2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690, z późn. zm.).

3. Czopek J.J., Czterdziestolecie budowy gazociągu przesyłowego z rur polietylenowych Wierzchowo-Szczecinek, „Wiek Nafty” nr 3/2012.

4. Jadwiszczak P., Cepiński W., Nowoczesne systemy instalacyjne w instalacjach gazowych, „Rynek Instalacyjny” nr 11/2015, s. 40–45.