Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Архитектура инженерных сооружений

Промышленные трубы


Промышленные трубы

В историческом аспекте архитектура труб развивалась в соответствии с эстетическими критериями каждой эпохи. В качестве высотных элементов они использовались для акцентирования застроек или имели такую же трактовку, как и обычные здания. Позже с их помощью старались выразить специфику производства (например, керамических изделий и др.). В настоящее время архитектура промышленных труб не является самоцелью. Трубы рассматриваются как важные элементы в общей архитектурной композиции и служат для ее акцентирования.

Классификация

Промышленные трубы классифицируют по следующим признакам:
— высоте: низкие (от 20 до 60 м), средней высоты (от 60 до 180 м), высокие (более 180 м);
— техническому назначению: для отвода дымовых газов с высокой температурой и агрессией и вентиляционные;
— техническому устройству: с фильтрующими устройствами или без них (скрубберы, электрофильтры); с вентиляторами или без них; отдельно стоящие, пристроенные или встроенные трубы; объединенные с водным резервуаром или без него;
— поперечному сечению: круглые, квадратные, прямоугольные или вверху слева – фабрика трикотажных изделий в Тайльфинге ФРГ- вверху справа – T9II Варне; внизу — вентиляционная промышленная руба вверху справа — иц
— многоугольные; одноствольные (одно отверстие) или с двумя, тремя, четырьмя и более стволами;
— примененным материалам: кирпичные, железобетонные, металлические или комбинированные — металлический или пластмассовый газоотводящий ствол в железобетонном кожухе;
— способу возведения: монолитные, со скользящей или переставной опалубкой; сборные, из отдельных колец, а для металлических — из отдельных секций (включая их обустройство).

Рис. 1. Архитектура промышленных труб в историческом аспекте
а — ТЭЦ Бегерзе, Англия; б – тепловая электростанция в Мичигане, США

Рис. 2. Современная архитектура промышленных труб

Технические характеристики. Промышленные трубы состоят из следующих основных частей: фундамента, цоколя, ствола и элементов обустройства.

Фундамент представляет собой железобетонную круглую плиту с консолями, а иногда, при слабых грунтах — железобетонную ребристую плиту. Глубина заложения его зависит от грунтовых условий, климата и глубины прокладки газоходов.

В цоколе предусмотрены отверстия для газоходов, поддон для сбора золы, отверстия для вывоза золы и присоединения измерительных приборов.

Газоходы могут быть подземными, наземными и надземными. Способ их прокладки зависит от типа котлов или печей и от характеристик грунтов (наличии грунтовых вод и пр.). При больших объемах удаляемых газов, а также при наличии устройств, фильтрующих отходящие газы, рекомендуется надземный ввод (в этом случае газоход проходит по эстакаде). Диаметры газоходов колеблются от 2—3 до 4,2 м и более. Газоходы изготовляют из кирпича, бетонных блоков, железобетонных панелей или из металла. При вводе в трубу нескольких газоходов цоколь разделяют перегородками, высотой выше верха газохода на два его диаметра. Устанавливают их по диагонали с противоположной стороны.

Золоуловители располагают в самой низкой части. Если применяется горючее с высоким содержанием золы, то они представляют собой бункерное устройство, собирающее золу в специальные поддоны. Удаление золы с поддонов, особенно при больших мощностях, должно быть механизировано.

Рис. 3. Детали железобетонных труб
а — головка; б — футеровка; в — газоходы и золоуловители

Внешний диаметр цоколя определяют расчетным путем, он составляет от ‘/го до V12 высоты трубы.

Ствол трубы состоит из тела, головки трубы и футеровки. Высоту и диаметр тела вычисляют путем теплотехнических расчетов (з зависимости от объема удаляемых газов, вида топлива, рельефа местности, наличия или отсутствия вентилятора трубы и фильтров и т. д.).

Тело трубы обычно разделено на звенья высотой 10—20 м; каждое из них имеет постоянную толщину стенки. Разница между толщиной стенки двух соседних звеньев 2—3 см; здесь же в стыках звеньев сделаны консольные утолщения, несущие футеровку. Минимальная толщина стенки в устье трубы 15—20 см (с учетом того, что бетон высокого качества, изготовлен с помощью иглового вибратора); толщина стенок цоколя 30, 35, 50, 60, 91 см, что соответствует трубам высотой 100, 120, 150, 180 и 365 м*.

Конусовидная форма труб образуется за счет трапециевидной и прямоугольной формы щитов опалубки, число которых уменьшается с повышением высоты. Более низкие дымовые трубы должны иметь прямоугольное или квадратное сечение (особенно, если их очень много). Трубы, состоящие из нескольких стволов, могут быть объединены в общую трубу — обойму. Стволы имеют круглое, реже эллипсовидное, поперечное сечение.

Головку трубы защищают от эрозии защитным колпаком в виде чугунной фасонной крышки толщиной 2—5 см, покрытой асфальтовым лаком.

Дымовая труба облицована изнутри огнеупорным или кислотостойким кирпичом. Чтобы кладка держалась, ее ставят на консоли. Между кирпичной кладкой и бетонной стеной остается воздушная прослойка толщиной 5 см; при температуре выше 150°С она составляет 8—16 см; ее заполняют теплоизоляционным слоем из стекловаты, полутвердых плит или пенобетона. У некоторых высоких труб эта прослойка делается еще больше (например, для ТЭЦ в Тавере она составляет 0,65—0,80 м) и позволяет обеспечить проход для осуществления контроля. Каменная кладка обычно имеет толщину в полкирпича, а в цоколе — в один кирпич. Для металлических труб она может быть выполнена из фасонных сегментов.

Обустройство дымовой трубы состоит из лестницы, светофорных площадок и системы молниезащиты; в некоторых случаях (например, труба ТЭЦ в Гавре #=240 м) применяется лифтом.

Лестницы служат для подъема на площадки с целью проведения контрольного осмотра. Они могут быть размещены внутри и снаружи трубы. Последние начинаются на высоте 5 м от земли; на высоте 10—15 м они ограждены металлическими прутьями или решетками; через каждые 10—15 м оборудованы откидными сиденьями, используемыми во время отдыха или при появлении ощущения «иллюзии падающей трубы»*. Ступени-скобы должны быть расположены на расстоянии h= 17,54-40 см (но лучше всего 30 см).

Лестничные марши монтируют звеньями длиной около 2,5 м и закрепляют с помощью штырей, забетонированных в теле трубы. Внутренние лестницы используют для осмотра теплоизоляции. Их также делают в виде скоб, иногда соединяют с наружными ступенями. Они должны быть защищены покрытием, достаточно стойким к воздействию агрессивной среды.

Лестницы могут быть заменены лифтом, расположенным между металлическим газоотводящим и железобетонным стволом. Машинное помещение лифта имеет дугообразную форму и располагается в цоколе.

Устройство светофорных площадок предусматривается в соог-ветствии с требованиями безопасности гражданской авиации, обычно на высоте 50 м и выше через каждые 30—45 м. Самая верхняя площадка отстоит от верха трубы на 3,75 м. Ее ширина 75—90 см, высота перил 1 м. Их изготовляют из металлических решеток на консолях либо из съемных решеток, располагаемых в зоне примыкания лестниц. Для дневной сигнализации предписывается использовать маркировочную окраску зон белым, красным либо другим цветом. Имеются случаи, когда на этих площадках монтируют и вращающиеся антенны (например, на трубе ТЭЦ в г. Килле, ФРГ).

Система молниезащиты состоит из следующих устройств:
— нескольких молниеприемников, каждый из которых представляет собой стержень треугольного сечения 38 мм2 или площадью, определенной расчетным путем, но с сечением не менее 50 мм2;
— молниеприемники установлены над головкой трубы на высоте 1,8 м;
— одного или двух токоотводящих кабелей (при Я трубы > >50 м), которые закрепляются поблизости от лестницы и соединяются между собой через каждые 12 м;
— заземления в виде стальных трубок, представляющих собой электроды длиной 2,5 м. Стальные трубки забивают вокруг трубы через каждые 5—7 м на глубину 3 м и на расстоянии 2,4 м от фундамента. Электроды объединены электродной шиной, к которой припаивается токоотводящий кабель. Поскольку трубы высотой более 150 м могут поражаться молнией, и особенно их металлические площадки, эти площадки надо также включать в систему молние-защиты. Металлические трубы и башни через каждые 20—30 м по высоте должны иметь присоединение к заземленному контуру.

Рис. 4. Промышленные трубы (схемы и -Ц общий вид соответственно вверху и внизу)

Рис. 5. Труба (схема площадки ницы, общий вид)

Архитектура дымовых труб. Промышленные трубы имеют динамичную объемную форму—линейную, сильно развитую в высоту; при круглом сечении воздействие ее усиливается путем применения светотени, которая еще больше уменьшает их толщину. Вот почему простые формы, без несущей решетчатой башни или оттяжек, которые иногда делаются на металлических трубах, создают более благоприятное впечатление. Промышленные трубы плохо вписываются в архитектурную композицию некоторых зданий. Поэтому их лучше всего располагать изолированно с опирани-ем на собственный фундамент.

Членение. Соотношение между отдельными элёментами трубы (цоколь, тело, светофорные площадки и др.) оказывает существенное влияние на восприятие сооружения. Наилучшее впечатление достигается, когда число элементов минимально, зрительно преобладает ее ствол, цоколь имеет минимальные размеры по высоте; труба располагает подземным газоходом, маленькой головкой, минимальным обустройством. Отрицательно влияет на эстетику трубы наличие подвешенного резервуара для воды, поскольку он нарушает динамичность трубы, утяжеляет ее.

Оформление элементов. Наиболее существенное влияние на восприятие трубы оказывает конфигурация ствола. При высоте до 60 м он может быть цилиндрическим. Статически, экономически и особенно эстетически более благоприятно, когда ствол имеет коническую форму со слабым уклоном наружной образующей (2 — 3%), который возрастает с увеличением высоты. Это усиливает выразительность ствола: возникает зрительная легкость от уменьшения диаметра трубы по высоте. Ствол с большим уклоном создает неблагоприятное впечатление: перспективный скос искажает форму. Достигается ли эффект от сочетания цилиндрических линий с коническими — вопрос дискуссионный; хотя такое сочетание теоретически и обоснованно, на наш взгляд, оно не удовлетворяет эстетическим требованиям.

Ствол трубы с прямоугольным сечением будет иметь в плане удлиненный общий габарит; квадратное сечение, обладая хорошими аэродинамическими качествами, не удовлетворяет эстетическим требованиям. Поэтому подобные трубы должны иметь несколько отверстий.

Рис. 6. Примеры решения высоких промышленных труб

Переменный уклон ствола приводит к противоречивым эстетическим оценкам. Однако, используя разнообразные архитектурные приемы, и в том числе плавное расширение трубы к основанию, можно получить очень интересные решения.

Рис. 7. Формы трубы

Рис. 8. Формы промышленных труб (одиночные и спаренные)

Головка трубы хорошо просматривается издалека, поэтому она является предметом тщательной проработки. С учетом современных требований головка должна быть оформлена функционально необходимыми элементами (защитным колпаком, площадкой) и соответствовать характеру общего ансамбля. Украшательство влияет отрицательно на архитектуру трубы и, наоборот, отсутствие оформления завершающей части трубы создает впечатление незаконченности сооружения.

Нижняя часть трубы воспринимается наиболее подробно. Хорошо, когда ее ствол опирается на травянистый газон. Бетонная или асфальтовая отмостка не дает эстетического удовлетворения (действие атмосферных и подземных вод на фундамент должно локализироваться преимущественно путем применения дренажа). Если имеется цоколь, желательно, чтобы он соответствовал сечению ствола и был сделан из того же материала и окрашен в тог же цвет. Опирание ствола с круглым сечением на цоколь в виде призмы создает неблагоприятное впечатление. Место подключения надземного газохода всегда требует большой дополнительной эстетической доработки. Одним из возможных решений может быть применение пилястр, конструктивно необходимых для усиления проемов, сделанных в цоколе для газохода. Однако они с трудом изготовляются в скользящей опалубке. Возможны случаи, когда из-за большого числа проемов в цоколе приходится ствол опирать на У-образные опоры, между которыми подводятся газоходы (например, труба ТЭЦ в г. Килле, ФРГ). Подобное решение требует функционального отделения газохода от ствола трубы.

Материал. Кирпичные трубы имеют незначительную высоту (до 30—40 м); по конструктивным соображениям в нижней зоне делается утолщение, в результате они выглядят неуклюжими с приземистым силуэтом. Казалось, кирпичные трубы без оштукатуренной лицевой поверхности должны вписаться в общую архитектурную композицию здания, но тем не менее этого впечатления не достигается.

Рис. 9. Возможное решение трубы на промплощадке

Рис. 10. Размещение труб по отношению к зданию

По сравнению с ними железобетонные дымовые трубы более легкие, экономичные, сооружаются быстрее (особенно при использовании скользящей или переставной опалубки). Они обладают и лучшими эстетическими возможностями; их силуэт стройный, лаконичный. Благодаря изготовлению в скользящей опалубке наряду с другими преимуществами получается и более гладкая линия ствола.

Известного улучшения можно достигнуть, если отказаться от дополнительных крепящих устройств или зрительно отделить их от трубы (например, путем окраски). Подобные трубы, хорошо защищенные от агрессивных газов, должны использоваться только как временные, в загрязненных зонах или при необходимости срочного монтажа, который осуществляется с помощью башенного крана или вертолета; трубы собирают полностью на земле, а затем устанавливают в вертикальное положение. Установка металлических труб на поддерживающее кирпичное основание — эстетически неприемлемое решение.

В последнее время все чаще применяют трубы, в которых газй-отводящие стволы отделены от несущей конструкции. Она представляет собой несущую железобетонную обойму с газоотводящи-ми стволами, которые подвешиваются свободно. В таком виде железобетонная обойма не имеет тепловой изоляции, она проста в изготовлении и экономичнее. Металл, используемый для газоотво-дящих стволов, должен быть устойчив к воздействию химически агрессивных газов.

Газоотводящие стволы размещают также внутри металлической мачтовой конструкции. Высота этих труб может достигать 220 м (например, труба ТЭЦ «Шилинг») и даже 320 м. Трубы с несущей металлической башней выглядят хуже, чем трубы с железобетонной обоймой.

Цвет, фактура и освещение. Сильно подчеркнутая форма промышленных труб не допускает применения интенсивной окраски. Поскольку трудно сохранить окраску светлых тонов (из-за воздействия агрессивных газов и неполностью сгоревших отходов), считается целесообразным сохранить естественную фактуру материала кирпича, бетона. С целью защиты внешней поверхности бетона от воздействия агрессивных веществ оштукатуривают участок в зоне приблизительно до 10—15 м от верха трубы. Желательно, чтобы эта устойчивая к кислотам штукатурка была светлого тона, очетание ее с сигнальной функцией шахматной окраски не благоприятствует эстетическому восприятию трубы в целом. Подобное благоприятное эстетическое воздействие оказывает и кладка этой зоны (при сильноагрессивных газах), выполненная из специальных кирпичей, устойчивых к кислотам. Оно менее заметно при высоких трубах, в которых эта зона располагается довольно высоко и занимает пропорционально меньшую часть общей высоты трубы.

Ночная световая маркировка осуществляется в виде сигнальных огней, устанавливаемых на специальных площадках, которые не должны подчеркивать силуэт трубы. Сигнальные огни (красные) расставляются по кругу или в шахматном порядке.

Можно привести следующие наиболее интересные примеры применения труб: трубы ТЭЦ в Митчел (США); труба ТЭЦ «Ма-рица-изток 3» (НРБ); труба ТЭЦ в Драксе (Англия), которая имеет три газоотвода с эллиптическим поперечным сечением, поставленных в общий кожух; через 22 м в вертикальном направлении сооружены горизонтальные диафрагмы для обеспечения прочности сооружения. Интересна труба заводов акционерного общества «Этернит» в Нейбурге-Грюнау (ФРГ). Ее железобетонная обойма диаметром 3 м и высотой 60 м опирается на треножник, установленный на железобетонном кольце. В ней располагаются три металлических газоотводящих ствола.

Дымовая труба химических заводов «Антверс» (Бельгия) также представляет интересный пример. Ее железобетонный ствол имеет высоту 90 м. В нем помещается газоотводящий ствол диаметром 2,5 м, сделанный из поливинилхлорида, устойчивого к химической агрессии. Отдельные секции газоотводящего ствола имеют длину 10—12,5 м. Они усилены спиральными ребрами, армированы стекловолокном, соединяются муфтами. Газоотводящие трубы возвышаются над железобетонным стволом на 5 м, а пустоты между ними закрыты эластичным материалом.

Труба ТЭЦ AD «Нордвестдойчен крафтверке» в Килле (ФРГ) высотой 132,15 м на отметке 14,5 м имеет железобетонное кольцо, которое опирается на У-образные опоры. В пространство между опорами входят два дымохода диаметром 3,65 м. Ствол имеет диаметр 12,5 м внизу и 6,7 м вверху. Толщина стенки ствола внизу 1,16 м, вверху соответственно 25 и 16 см. Этот способ опирания трубы не удовлетворяет эстетическим требованиям (отрицательный пример).

Композиционная роль промышленных труб в окружающей среде. Промышленные трубы воспринимаются всегда в определенных рамках организованной и неорганизованной среды.

Поэтому при их размещении нужно иметь в виду следующее:
а) они должны удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям (степень и способ распространения загрязнения окружающей почвы и воздуха можно определить по СН 369/74 СССР). Труба должна быть поставлена с подветренной стороны, иметь необходимую высоту и газоочистные сооружения — электрофильтры и др. С целью уменьшения степени загрязнения окружающей среды в последнее время экспериментируют порционный выпуск газов— с применением мембранно-пульсирующего устройства;
б) при небольшой высоте и прямоугольном сечении труба участвует в архитектурной композиции рядом расположенных зданий как равнозначный элемент. При большой высоте и том же самом прямоугольном сечении труба участвует в композиции в качестве акцентирующего элемента или объемного элемента, уравновешивающего архитектурную композицию. Высокие железобетонные трубы круглого сечения, опирающиеся на землю, могут использоваться как объединяющие элементы и как элементы, уравновешивающие силуэт.

Круглое нейтральное сечение позволяет пристраивать легкие металлические трубы к какому-нибудь зданию, не изменяя сколько-нибудь его фасада.

Влияние на общую композицию оказывает число труб, их многообразие, а также планировочные принципы размещения на генплане в метрическом либо в каком-нибудь ином порядке или бессистемно. При фронтальной композиции трубы рекомендуется устанавливать ровно в ряд, а при свободной композиции—добиваться их возможной группировки.

На восприятие трубы существенное влияние оказывают окру-жающие объекты. В зависимости от преобладающих в них элемен-яни Ризонтальных или вертикальных) можно и уменьшить вли-силуэта трубы или путем контрастов подчеркнуть его. Влияние на общую композицию оказывает и взаимное расположение в пространстве трех объектов — наблюдателя, соседнего здания и трубы. В этом положении нужно изучать наиболее частые случаи восприятия трубы. Если невозможно обеспечить необходимое ее восприятие (целостное или за низкими зданиями, т. е. когда труба максимально открыта), следует искать ее новое местоположение с тем, чтобы снизить зрительное воздействие закрывающих ее зданий путем приближения к ним.

Рис. 11. Неудачный и удачный силуэты промышленных труб (а, б). Взаимное расположение промышленных труб и здания

Рис. 12. Примеры группового решения промышленных труб

Трубы играют важную роль в преображении силуэта населенного пункта. В небольших городах они служат для ориентации, для завершения магистралей и др. Вот почему их местоположение должно изучаться и с точки зрения градостроительства. Трубы включаются и в общий ландшафт. Светлая, освещенная солнцем вертикальная полоса особенно хорошо контрастирует с горизонтальным ландшафтом. При горном ландшафте, особенно в закрытой долине, разместить трубы очень сложно. Эту особенность необходимо учитывать при компоновке данного объекта на генплане (ТЭЦ или целой промышленной зоны).





Похожие статьи:
Требования к содержанию интерьера

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Архитектура инженерных сооружений

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум