Høye krav blir stilt til isolasjonsmateriale for VA - ledninger. Det skal beholde sin gode isolasjonsevne over like lang tid som livslengden til rørene (50 - 100 år). Det skal også tåle belastninger fra anleggstrafikk.

Mange faktorer påvirker frostdypet, som klimafaktorer og jordartfaktorer samt grunnvannivå, jord type og dreneringsforhold. Dessuten finnes den varmekilde som den lagrede jordvarmen byr på. Dertil kommer egenvarmen i strømmende vann.

STYROFOAM Løsninger
Ved å isolere VA-anlegg med STYROFOAM foretas direkte besparinger ettersom et mindre anleggsdyp kan brukes.

• et minsket grøftedyp fører til mindre fremtidige settninger i bakken, som ofte leder til skader,
• påvirkning på vegetasjon og natur som følge av grøfte arbeider minimeres, samme med risikoen for påvirkning av grunnvannetx
• drifts- og vedlikeholdskostnadene kan holdes nede ved at rørledningene blir lettere tilgjengelige

Spesifikasjoner
VA-ledningene plasseres på et undelag av fyllmateriale (8 - 12 mm). Rundt rørene brukes samme type materiale minst 100 mm over ledningene.

Knutepunkter, ventiler og rensebrønner isoleres like nøye som det øvrige ledningsnettet, ettersom kuldebroer ellers kan oppstå.

Dimensjonering
Den metode som beskrives her for å beskytte ledninger mot frost, bygger på en metode fra Norges Byggforskninginstitutt (NB). Her vises det hvordan dimensjoneringen blir utført i fire trinn.

Trinn 1
Bestemme klimafaktorer m.m.
Hvor dypt telen går i bakken kommer ann på ulike faktorer som direkte eller indirekte inngår i bestemmelsen av teledybden. De er inndelt i to typer:

• klimafaktorer
• jordartfaktorer

Klimafaktorer
Tre faktorer brukes direkte for avgjørelsen av teledybden.

• Maksimal frostmengde i luft F₁₀₀. Hvis bakken er måket bør verdien økes med 10% avhengig av strålingen. Observer at lokale forhold kan gi s.k. kuldehull med større kuldemengde (tabell 05)
• Snødekket. Snødekket reduserer normalt kuldemengden. Kalde vintre medfører oftest et bedre isolerende snødekke (figur 1.30)
• årsmiddelstemperaturen. Inngår som parameter i det viste teledybde-diagrammet, se figur 1.30. årsmiddelstemperature, år påvirkes av et snødekke ved en mindre kuldebelastning på bakken om vinteren. For luft (måket mark) angis en middelverdi og for snødekket mark en estimert verdi

Forrige sommer inngår indirekte som en faktor i bestemmelsen av teledybden, i form av varme som lagres i bakken. Varme overføres til dypere jordlag i hovedsak med nedbør som renner gjennom jorden. Sommerens nedbør bestemmer altså i høy grad sommervarmemagasinets størrelse.

Jordartsfaktorer
Tre faktorer er av stor betydning for hvor dypt telen går:

• vanninnhold
• varmeledningsevnen til den teleutsatte jorden
• jordartens tetthet og kompakthet

Vanninnhold
Størst betydning har vanninnholdet, gjennom den varme som frigjøres når vannet fryser. Eksempel på jordarter som inneholder mye vann er silt og leire. Et høyt grunnvannsnivå er av stor betydning, ettersom det som regel utgør en grense for fortsatt tele danning. Samtidig medvirker grunnvannsnivået til et høyere vanninnhold ved kapillære jordarter.

Varmeledningsevnen til jord utsatt for tele
Varmeledningsevnen avgjører hvor fort jordvarmen og isdanningsvarmen avledes til jordoverflaten. Grove jordarter som grus og sprengstein inneholder betydelig mindre vann og har dårligere evne til å lede varme enn silt og leire. Slike grove jordarter får en stor teledybde på grunn av sitt lave frysemotstand. Silt og leire, som har et høyere tall for varmeledning, inneholder betydelig mer vann og får en mindre teledybde. Et grovere material fungerer isolerende og motvirker telen, når det er ovenpå et materiale som inneholder mye vann. Dette kommer av at materialet med mye vann gir fra seg mye varme.

Jordartens tetthet og komprimeringsgrad
En jordart med større tetthet er mindre porøs og inneholder mer vann. En god komprimering av fyllingsmaterialet medvirker altså til mindre tele i bakken.

Trinn 2
Å bestemme teledybden
Teledybden varierer kraftig mellom forskjellige jordarter, hovedsakelig p.g.a. vanninnhold og evne til å lede varme. Man har derfor delt inn jordartene i ulike grupper med en innbyrdes sammenheng. Teledybden beregnes for "Sand og grus", øvrige grupper i forhold til denne ved en korrigeringsfaktor. Gruppene med sine faktorer er vist i tabell 10. I fjellsjakt avgjøres teledybden av fyllingsmaterialets sammensetting og mengde. I tvilsomme fall brukes jordartsgruppen "stein".

Vanlig fremgangsmåte når teledybden og dimensjonerende kuldemengde skal avgjøres:

1. Bestem nødvendige klimafaktorer. Tenk på kuldehull og stråling fra gater.

2. Bestem riktig korrigeringsfaktor med hensyn på jordarten (tabell 10).

3. Korriger kuldemengden ved ledninger i snødekket jord (figur 1.30).

4. Bestem teledybden i jordarten "sand og grus" ved hjelp av figur 1.31.
Korriger deretter teledybden med hensyn på jordarten.

5. Bestem ny dimensjonert kuldemengde basert på den korrigerte teledybden (figur 1.31).

Avgjør til slutt rimeligheten med hensyn på spesielle geologiske forhold.

Trinn 3
Bestem varmestråling fra ledningene
Den varme som avgis fra ledningsnettet er av stor betydning for frostbeskyttelsen. Ettersom frostbeskyttelsen i første rekke er avsett for vannledningen og i annen rekke for en eventuell avløpsledning, er det naturlig i første rekke å bruke varmen fra slike ledninger.

Elkabler som plasseres i ledningsgrøft avgir betydelig med varme. Større forsyningskabler kan ofte ikke plasseres under isoleringen, ettersom de gir fra seg for mye varme. Også mindre kabler tilfører ønsket tilskuddsvarme.

Vannledning
Den varme en mindre avløpsledning avgir kan beregnes ved hjelp av formelen

q = 4190 x Q x v
..... ..........L

q = avgitt varme i W/m
Q = gjennomsnittlig mengde vann i ledningen i løpet av et døgn i l/s
v = tillatt temperaturfall i °C
L = ledningens lengde i meter

Avløpsledning
En avløpsledning er ofte hovedvarmekilden når VA-ledninger skal beskyttes mot frost og bør derfor plasseres nærme vannledningene.

Gjennomsnittstemperaturen for avløpsvann er rundt 15 - 25 °C og derfor er det normalt ingen risiko for at det skal fryse.

Bare en liten del av varmeoverskuddet kan brukes, ettersom avløpsvannet kun er i ledningene en kortere tid. Hvis ca. 20 leiligheter er tilkoblet og tilskuddet av avløpsvann er relativt kontinuerlig, kan man regne med en avkjøling på 3 - 5 °C. Samme formel som for vannledninger kan brukes. Ved mindre avløpsledninger, d.v.s hvis ferre enn 20 leiligheter er tilkoblet, kan varmeavgivelsen bestemmes i følge figur 1.32. Observer at avløpsledning der vannet står stille allikevel avgir varme, på grunn av at luft ventileres gjennom ledningene. Forutsetningen er at ventilasjonen skjer over tak.

Elkabler
Fra elkabler til hus skjer en betydelig varmeavgivelse, ved maksimal belastning. Denne varmen er spesielt velkommen i regioner med kaldt klima. Større forsyningskabler avgir normalt så mye varme at de ikke kan plasseres direkte under isolasjonen. Ved å plassere dem ved siden av isolasjonen utnyttes varmeavgivelsen allikevel og faren for frysning og frostbelastninger begrenses.

Hvis en kabel skal kunne ligge inne i isolasjonssystemet, må ikke varmeavgivelsen overstige 10 - 15 W/h, noe avhengig av isolasjonens utforming. Figurerne 1.33 og 1.34 viser varmeavgivelsen fra hoved-resp. serviskabel som funksjon av belastningen.

Eksempel (figur 1.37): Frostmengden F₁₀₀ er 25000 h °C, årsmiddeltemperature 6,0 °C og minste dybde 0,8m. Varmeavgivelsen fra vannledningen settes til 5,0 W/m. Som vist må vi da bruke 1,2 m og 50 mm tykk isolasjonsplate over rørene. Hvis vi bare tar hensyn til jordvarmen må vi bruke en isolasjonsplate med bredde ca. 2,0 m og tykkelse 100 mm. dette understreker igjen vannføringens betydning for frostsikkerketen.

Drens vann
Drensledningen er en kald ledning og er derfor utsatt for frysningsrisiko.Kald luft som ventileres gjennom dagvannsystemet har i mange tilfeller medvirket til teledannelse.

Ved å bruke luftlås kan man forhindre den avkjøling som fremkommer når kald luft suges gjennom avløpsbrønner. En drensledning bør ikke plasseres i tilknytning til en vannledning og definitivt ikke ved en isoleringskasse.

Varmekabel
Hvis den beregnede ledningsvarmen ikke er høy nok eller er usikker, f.eks. i et område med lav bosetning, er tilskuddsvarme fra en varmekabel et godt komplement. Eventuell termostat bør med hensyn til driftsøkonomien være veldig følsom og ha en minste toleranse på maks ± 0,5°.

Trinn 4
Utforme frostbeskyttelsen

Hesteskoformet isolasjon
Hesteskoformet isolasjon utnytter på en effektiv måte den varme som avgis fra ledningene, som innebærer at rørgravens bredde kan minskes (figur 1.36). Høyere vertikale plater øker isolasjonens effekt. Rent praktisk foreslås en 300 resp. 600 mm høy sideisolering. Hvis ledningen savner varmeavgivelse, blir isolasjonseffekten per enhet den samme som for horisontell isolasjon. Dimensjonering utføres i følge (figur 1.35).

Kasseformet isolasjon
Ledningsvarmen utnyttes maksimalt hvis en kasseformet isolasjon bygges (figur 1.40).Den bør dog ikke brukes på telefarlig jord, ettersom telen kan gå under esken og føre til skader ved telehiv og tining. Metoden brukes oftest for rørgraver i fjell.

• en liten, trang isolasjonskasse gir best isolasjonseffekt
• ledninger som kan innebære risiko for avkjøling, f.eks. drenvann, plasseres utenfor kassen

Hvis ledningsvarmen er ujevn, kan dette kompenseres ved en større isolasjonskasse. Da beholdes den varme som lagres i sandfyllingen bedre.
Dimensjonering utføres i følge figurene 1.39.

© 2000 The Dow Chemical Company