直埋熱力管道保溫材料及熱損失計(jì)算分析
摘 要 本文介紹了目前國內(nèi)外直埋保溫管道預(yù)制保溫管的技術(shù)性能；并通過計(jì)算分析得出采用此類保溫材料要比采用地溝敷設(shè)的常規(guī)保溫材料熱損失減少40%左右，而且節(jié)約投資并縮短施工周期，建議有條件的供熱工程應(yīng)采用預(yù)制保溫管直埋敷設(shè)。
  關(guān)健詞 直埋技術(shù) 預(yù)制保溫管 熱力保溫管 熱損保溫管
  
前言
  國內(nèi)外直埋技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有60余年的歷史，早在30年代，原蘇聯(lián)最初采用泥作保溫材料，40年代又改用澆灌泡沫混凝土作直埋管道的保溫材料。實(shí)踐證明，這些保溫材料吸水率大，直埋管道腐蝕嚴(yán)重。50年代初的美國、丹麥和加拿大等國的各大公司研制了預(yù)制保溫管，即“管中管”技術(shù)，從而使管道直埋技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新水平。
  國內(nèi)在50年代曾采用過澆灌泡沫混凝土的管道直埋敷設(shè)方式，70年代開始研究瀝青珍珠巖保溫材料的直埋熱力管，取得了很大成績，80年代我國出現(xiàn)了兩種新型預(yù)制保溫管：一類是天津大學(xué)根據(jù)國外經(jīng)研制的保溫結(jié)構(gòu)為“氰聚塑”型式的預(yù)制保溫管；另一種是引進(jìn)國外生產(chǎn)線的“管中管”型式的預(yù)制保溫管。目前這種型式的預(yù)制保溫管已先后在天津、北京、鄭州等地進(jìn)行大批量生產(chǎn)并廣泛用于城市熱力管網(wǎng)。
2 直埋預(yù)制保溫管技術(shù)性能
  國內(nèi)外部份廠家生產(chǎn)的預(yù)制保溫技術(shù)性能(見表1)
表1 國內(nèi)外部分廠家生產(chǎn)的預(yù)制保溫管技術(shù)性能

性  能 天津市建
筑塑料制
品廠 哈爾濱東
光機(jī)械廠 大城縣榮邦防腐保溫材料有限公司 瑞典供熱
協(xié) 會(huì) 芬  蘭
ECOPIPE
鋼管防銹防腐層 氰凝
保溫材料 聚氨脂 聚氨脂 聚氨脂 聚氨脂 聚氨脂
工作溫度℃ ＜120(通用型) ＜120 ＜120 ＜130 ＜130
容重kg/m3 80～100 45～80 60～100 80 80
閉孔率% 90～92 90 90 ＞88 ＞88
導(dǎo)熱系數(shù)
W/(m.℃) ＜0.035 0.027 ≤0.027 0.027 0.027
吸水性kg/m3 0.2～0.3 2～3 ≤4 ＜10 2
抗壓強(qiáng)度MPa 0.5～0.6 ＞0.2       ≥100
防護(hù)外殼材料 玻璃鋼 聚乙烯管 聚乙烯管 聚乙烯管 聚乙烯管
直徑mm 94～880 100～630 25～900 110～1000 110～1000
厚度mm 1～2 3～11.6 2～17.6 3～10.6 3～19.6
耐腐蝕性 耐酸堿 耐酸堿 耐酸堿 耐酸堿 耐酸堿
耐用年 15年以上 50 50 50 50
氰聚塑直埋保溫管是用硬質(zhì)聚氨脂泡沫塑料作保溫材料，外部用玻璃鋼作防護(hù)外殼，鋼管外壁刷一層“氰凝”作防腐層。通用型適用于120℃以下介質(zhì)的熱力管網(wǎng)。高溫型適用于250℃以下介質(zhì)的熱力管網(wǎng)，其保溫材料為硅酸鎂發(fā)泡聚氨脂復(fù)合保溫材料，保護(hù)外殼為玻璃鋼。第二種類型是“管中管”預(yù)制保溫管，其保溫材料為聚氨脂硬質(zhì)泡沫塑料，保護(hù)外殼為高密度聚乙烯外套管，適用于120℃以下部介質(zhì)的熱力管網(wǎng)。
3 保溫層厚度及熱損失計(jì)算
  保溫層厚度應(yīng)根據(jù)熱損失法或經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算后并經(jīng)綜合經(jīng)濟(jì)效益比較后確定。直埋管道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 
 
圖1 直埋保溫管結(jié)構(gòu)示意圖
1 熱力管 2 主保溫層 3 保溫層
4 土壤 5 地面
直埋管道的保溫計(jì)算其原理與一般保溫管道相同，但一般熱力管的表面散熱由外界空氣吸收，而直埋管道由周圍土壤來吸收，一般管道屬于無限空間放熱，直埋管道放熱與管道埋設(shè)深度有關(guān)。
  直埋敷設(shè)的供熱管道熱損失計(jì)算，它和預(yù)制保溫管結(jié)構(gòu)、介質(zhì)溫度、管徑大小、土壤性質(zhì)、保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)及管間距等多種因素有關(guān)。一般可按圖2給定的尺寸進(jìn)行管道熱損失計(jì)算。
 
圖2 直埋保溫管計(jì)算示意圖
3.1 單根直埋管道的保溫層厚度及熱損失計(jì)算