供熱管道保溫材料及經(jīng)濟(jì)保溫層厚度的確定

供熱管道保溫材料及經(jīng)濟(jì)保溫層厚度的確定

0管道熱風(fēng)損失的影響中國(guó)北方的冬天，通過(guò)管道向居民區(qū)的用戶和社區(qū)的交換熱站。由于中國(guó)東北部冬季室外溫度較低，在管道輸送過(guò)程中，熱交換溫度高于管道外溫度和冷凍土層溫度，熱量通過(guò)管道壁的熱交換向管道外空氣和冷凍土層的內(nèi)熱交換。這種熱量被稱為管道的熱量損失。因此,要通過(guò)對(duì)供熱管道進(jìn)行保溫來(lái)減少這項(xiàng)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(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的中小城鎮(zhèn),供熱形式仍為獨(dú)立小鍋爐分片供熱,因保溫材料選擇的不合理,施工質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,保溫層破損維修不及時(shí)等原因,其散熱損失會(huì)大大增加,而且這種熱損失是持續(xù)存在的,它不僅會(huì)造成熱媒參數(shù)的變化而影響供熱質(zhì)量,還會(huì)造成較大的能源浪費(fèi)。根據(jù)國(guó)家規(guī)定的城市供熱管網(wǎng)輸送熱效率達(dá)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(duì)有效減少熱媒在輸送過(guò)程中的散熱損失,節(jié)約燃料消耗尤為重要。1常用外墻材料的性能由于中國(guó)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(yīng)考慮選用高效保溫材料對(duì)供熱管網(wǎng)進(jìn)行保溫。保溫范圍應(yīng)按《熱網(wǎng)規(guī)范》規(guī)定的,供熱介質(zhì)設(shè)計(jì)溫度高于40℃的熱力管道、閥門、設(shè)備一般應(yīng)進(jìn)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(chǎn)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、聚氨脂硬質(zhì)泡沫塑料等制品,按照國(guó)家對(duì)保溫材料選用的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定,保溫材料的導(dǎo)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(qiáng)度不小于0.4MPa。為了滿足上述要求,在選擇保溫材料時(shí)應(yīng)參考下列條件進(jìn)行選擇。(1)導(dǎo)熱系數(shù)小。(2)容重小(3)堅(jiān)固耐用,有一定的抗壓強(qiáng)度(4)能耐一定溫度,不燃或難燃(5)抗?jié)裥詮?qiáng),吸水率低,不會(huì)因水泡受潮而變質(zhì)損壞(6)原料來(lái)源廣,制造施工方便,價(jià)格低廉。幾種常用保溫材料的性能見(jiàn)表1。表1中介紹了部分常用保溫材料的性能參數(shù),表內(nèi)未列的其它保溫材料的性能參數(shù)可在有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中查到。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)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(shí)際應(yīng)用的保溫效果,聚氨脂硬質(zhì)泡沫塑料和泡沫橡塑材料在近年來(lái)被廣泛用于供熱管道保溫工程。聚氨脂硬質(zhì)泡沫塑料主要用于外網(wǎng)供熱管道的保溫,其優(yōu)點(diǎn)是,導(dǎo)熱系數(shù)小、容重輕、吸水率低,有一定的抗壓強(qiáng)度。聚氨脂發(fā)泡后因附著力較強(qiáng),管道外表面可不做防腐處理,節(jié)省防腐材料和人工費(fèi),同時(shí)外層的塑料保護(hù)層可以起到防水阻燃,保護(hù)聚氨脂材料的完好,延長(zhǎng)使用壽命等作用,使保溫材料的維修更換費(fèi)用大大降低。泡沫橡塑管殼,由于該材料的抗壓強(qiáng)度低,目前主要用于地溝、管井內(nèi)的采暖干管和支管的保溫,其優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)小、容重輕、便于安裝,并容易對(duì)閥門、三通、彎頭等不規(guī)則管件進(jìn)行吻合包裹,達(dá)到減少散熱損失的目的,也是供熱管道理想的保溫材料。2保溫層厚度的確定供熱管道保溫層厚度是由技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面因素來(lái)決定的。所謂“保溫層經(jīng)濟(jì)厚度”是指包括供熱管道保溫結(jié)構(gòu)的投資、折舊費(fèi)、年運(yùn)行維修費(fèi)和管道保溫后的散熱損失費(fèi)在內(nèi)的總費(fèi)用為最小時(shí)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(fèi)。保溫層厚度的增加,可以減少散熱損失,節(jié)省燃料,減少運(yùn)行費(fèi)用,然而確增加了保溫結(jié)構(gòu)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(jià),是供熱管網(wǎng)工程十分重要的環(huán)節(jié)。根據(jù)《設(shè)備及管道保溫設(shè)計(jì)導(dǎo)則》GB/T8175中管道允許最大散熱損失的規(guī)定,見(jiàn)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(dǎo)熱系數(shù)、管道允許最大的散熱損失有關(guān)。經(jīng)濟(jì)合理的保溫層厚度的簡(jiǎn)便計(jì)算方法,可按下式計(jì)算:式中:D—管道外徑(mm);λ—保溫材料的導(dǎo)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(nèi)介質(zhì)溫度;q—允許最大散熱損失(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(dǎo)熱系數(shù)、輸送的介質(zhì)溫度一定時(shí),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(guó)家規(guī)定的允許最大散熱損失確定保溫層厚度,是經(jīng)濟(jì)合理的。3保溫層厚度和保溫層厚度的確定合理的選擇供熱管道保溫材料及保溫層厚度,降