Förläggning av VA-ledningar vid användning av frostisolering
Parameteranalys vid instationär beräkning
Varje år orsakas stora skador på VA(vatten och avlopps)-ledningar under vinterhalvåret då de riskerar att frysa sönder. För att inte resultera i höga merkostnader måste detta undvikas. I tätbefolkade områden är frostskadade VA-ledningar sällsynt eftersom vatten kontinuerligt strömmar i ledningarna och därmed förhindrar vattnet från att frysa. Problem med VA-ledningar uppstår i mer glesbebyggda områden och säsongsbebodda sommarhusområden. Dessa områden saknar ofta kommunala VA-lösningar vilket därför behöver byggas ut.Många sommarhusområden ligger sjönära i en kringliggande fin natur med mycket berg strax under markytan. Det komplicerar arbetet med att gräva ned ledningarna då mycket sprängning blir nödvändigt och stora volymer jord behöver transporteras, vilket dels blir kostnadsmässigt mycket dyrare och samtidigt gör avtryck i den fina naturen.För att ändå ha möjlighet att förse dessa områden med kommunal vattenförsörjning och avloppsrening kan ledningarna läggas grundare i marken vilket minskar behövt markarbete. På grund av få permanentboende i området är ledningarnas vattenströmning minimal och om ledningarna samtidigt förläggs grundare ökar frysrisken markant. Då kan ledningarna förläggas med ett ovanliggande skikt av isolering som förhindrar frosten från att tränga ned. Denna studie syftar till att utreda hur bred isolering som vid grundare förläggning blir nödvändig att använda för att undvika frostskador på VA-ledningarna.Arbetet har utförts vid Karlstads universitet på uppdrag från Pernilla Brunsell Carlson, VA-ingenjör, WSP Karlstad. Under arbetet byggdes en beräkningsmodell i datorprogrammet Comsol som genom att ta hänsyn till värmeledning i mark beräknade temperaturvariationen hos ledningarna under en bestämd tidsperiod. Erhållna resultat användes bland annat för att bestämma hur bred isolering som blir nödvändig att använda för att undvika frostskador på VA-ledningarna vid olika läggningsdjup. Modellen användes även för att avgöra hur markens termiska egenskaper påverkar läggningsdjupet och bestämmandet av isolerbredd.Efter studien kan det konstateras att i grunda fall utan vattenströmning, från 0,6 meters läggningsdjup ned till 1,2 meter spelar användande av isolering ingen roll, ledningarna fryser ändå. Om inte ett konstant vattenflöde kan garanteras måste i dessa fall ledningarna förläggas djupare för att frostfria ledningar ska uppnås. Vid förläggning i lerjord hittas de absolut lägsta läggningsdjupen. Om ett garanterat vattenflöde på 2 W/m finns kan ledningarna förläggas vid 0,6 meters djup oberoende av markens jordart. Vattenströmning i ledningarna tillsammans med markens sammansättning blir de två klart avgörande faktorerna vid avgörande av läggningsdjup för att undvika frostskador.