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供熱管道保溫材料的選擇

及經濟保溫層厚度計算

中國北方地區(qū)冬季采暖，是由熱源通過管道將90℃以上的熱水輸送至居民小區(qū)的用戶或小區(qū)的換熱站，由于東北地區(qū)冬季室外溫度較低，管道在輸送過程中，熱媒溫度高于管外環(huán)境溫度和凍土層溫度，熱量將不斷的通過供熱管道的壁面?zhèn)鬟f給管外空氣或凍土層，這部分熱量稱為管道散熱損失。因此，要通過對供熱管道進行保溫來減少這項熱損失。

目前，集中供熱系統(tǒng)的熱水管網(wǎng)，即使有良好的保溫措施，其散熱損失仍約占總輸入熱量的5%～8%。在未實現(xiàn)熱電聯(lián)產的中小城鎮(zhèn)，供熱形式仍為獨立小鍋爐分片供熱，因保溫材料選擇的不合理，施工質量達不到設計要求，保溫層破損維修不及時等原因，其散熱損失會大大增加，而且這種熱損失是持續(xù)存在的，它不僅會造成熱媒參數(shù)的變化而影響供熱質量，還會造成較大的能源浪費。根據(jù)國家規(guī)定的城市供熱管網(wǎng)輸送熱效率達到90%以上的要求，合理選擇供熱管網(wǎng)保溫材料、保溫層厚度及保溫方法，對有效減少熱媒在輸送過程中的散熱損失，節(jié)約燃料消耗尤為重要。

1.保溫材料的選擇

由于中國地域遼闊，氣候條件差異較大，在東北地區(qū)，冬季室外溫度低，應考慮選用保溫材料對供熱管網(wǎng)進行保溫。保溫范圍應按《熱網(wǎng)規(guī)范》規(guī)定的，供熱介質設計溫度高于40℃的熱力管道、閥門、設備一般應進行保溫。其目的是減少散熱損失，使熱媒能維持一定的溫度和壓力，以滿足生產和生活用熱要求，節(jié)約燃料，并保證熱力管道不受外界影響。目前，熱力管道工程常用的保溫材料種類較多，有石棉、巖棉、珍珠巖、玻璃棉、泡沫橡塑、聚氨酯硬質泡沫塑料等制品，按照國家對保溫材料選用的現(xiàn)行標準和有關規(guī)定，保溫材料的導熱系數(shù)不得大于0.12(w/m·k)；容重不得大于300kg/m3；含水率小于7.5%；抗壓強度不小于0.4 MPa。為了滿足上述要求，在選擇保溫材料時應參考下列條件進行選擇。（1）導熱系數(shù)??；（2）容重小；（3）堅固耐用，有一定的抗壓強度；（4）能耐一定溫度，不燃或難燃；（5）抗?jié)裥詮姡实?，不會因水泡受潮而變質損壞；（6）原料來源廣，制造施工方便，價格低廉。

幾種常用保溫材料的性能見表

表1 中介紹了部分常用保溫材料的性能參數(shù)，表內未列的其它保溫材料的性能參數(shù)可在有關設計手冊中查到。

根據(jù)國家標準和規(guī)范對供熱管道保溫材料的選擇要求，考慮材料的綜合性能和工程中實際應用的保溫效果，聚氨酯硬質泡沫塑料和泡沫橡塑材料在近年來被廣泛用于供熱管道保溫工程。

聚氨酯硬質泡沫塑料主要用于外網(wǎng)供熱管道的保溫，其優(yōu)點是，導熱系數(shù)小、容重輕、吸水率低，有一定的抗壓強度。聚氨酯發(fā)泡后因附著力較強，管道外表面可不做防腐處理，節(jié)省防腐材料和人工費，同時外層的塑料保護層可以起到防水阻燃，保護聚氨酯材料的完好，延長使用壽命等作用，使保溫材料的維修更換費用大大降低。

泡沫橡塑管殼，由于該材料的抗壓強度低，目前主要用于地溝、管井內的采暖干管和支管的保溫，其優(yōu)點是導熱系數(shù)小、容重輕、便于安裝，并容易對閥門、三通、彎頭等不規(guī)則管件進行吻合包裹，達到減少散熱損失的目的，也是供熱管道理想的保溫材料。

2.經濟合理保溫層厚度的簡便計算

供熱管道保溫層厚度是由技術和經濟兩方面因素來決定的。所謂“保溫層經濟厚度"是指包括供熱管道保溫結構的投資、折舊費、年運行維修費和管道保溫后的散熱損失費在內的總費用為zui小時的保溫層厚度，保溫層厚度不夠，散熱損失增大，造成能源的浪費。保溫層厚度的增加，可以減少散熱損失，節(jié)省燃料，減少運行費用，然而確增加了保溫結構的一次性投資。所以，合理的確定保溫層厚度既節(jié)約了能源又減少了工程造價，是供熱管網(wǎng)工程十分重要的環(huán)節(jié)。

根據(jù)《設備及管道保溫設計導則》GB /T8175中管道允許zui大散熱損失的規(guī)定，見表2。

管道的保溫層厚度與管道的直徑、管道表面溫度、材料的導熱系數(shù)、管道允許zui大的散熱損失有關。經濟合理的保溫層厚度的簡便計算方法，可按下式計算：

式中：D—管道外徑(mm)；λ—保溫材料的導熱系數(shù)(w/m．k) 查表得出; t1—管道外表面溫度，(℃)約等于管道內介質溫度; q—允許zui大散熱損失(w /m) ，由表2 查得；δ—保溫層厚度(mm)。

由上式可以看出，管道外徑、保溫材料的導熱系數(shù)、輸送的介質溫度一定時，保溫層的厚度是隨管道的散熱損失的變化而變化的，因此按照表2，國家規(guī)定的允許zui大散熱損失確定保溫層厚度，是經濟合理的。