Frostsikring av VA-anlegg

Stein-Tore Sørland

NorconsultNorconsult

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

19. oktober 2010 2

– 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

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

19. oktober 2010 3

– 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

Frostdybde

•

19. oktober 2010 4

Tilfylling/gjenfyllingMateriale 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

19. oktober 2010 5

Jord Fukt/sand 1,0-1,5

Sand/grus 1700-2200 kg/m3 1,7-2,2

Pukk 1,6

Lettklinker 0,4

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

8

Frå VA-norm i Odda

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• bør isolere breitt - bredde avhenger av overdekning og omkringliggende masser

• Hestesko– 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

19. oktober 2010 9

– 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

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

• legges i kassen ved kasseisolasjon

• eget trekkerør for varmekabel ved preisolerte rør (NB trekke fortløpende er å anbefale)

19. oktober 2010 12

• eget trekkerør for varmekabel ved preisolerte rør (NB trekke fortløpende er å anbefale)

• mindre dimmensjon av preiosolert på kveil med varmekabel

• Strømutgifter– 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

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

19. oktober 2010 13

• 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

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

– nytta mye storstein uten finmasser med resultat at kulde trekker letter nedover til ledning

– Solfonn Hesjabakk

19. oktober 2010 14

– Solfonn Hesjabakk

• 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)

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

19. oktober 2010 15

• Ledninger fraus ikke

– Har skilt mellom 4 områder (brøyta/ikke brøyta og vannledning/spillvannsledning) i SD-

anlegget 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)

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

19. oktober 2010 16

• 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