直埋熱力管道保溫材料及熱損失計算分析
摘 要 本文介紹了目前國內外直埋保溫管道預制保溫管的技術性能；并通過計算分析得出采用此類保溫材料要比采用地溝敷設的常規保溫材料熱損失減少40%左右，而且節約投資并縮短施工周期，建議有條件的供熱工程應采用預制保溫管直埋敷設。
  關健詞 直埋技術 預制保溫管 熱力保溫管 熱損保溫管
  
前言
  國內外直埋技術的發展，已經有60余年的歷史，早在30年代，原蘇聯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。實踐證明，這些保溫材料吸水率大，直埋管道腐蝕嚴重。50年代初的美國、丹麥和加拿大等國的各大公司研制了預制保溫管，即“管中管”技術，從而使管道直埋技術發展到了一個新水平。
  國內在50年代曾采用過澆灌泡沫混凝土的管道直埋敷設方式，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年代我國出現了兩種新型預制保溫管：一類是天津大學根據國外經研制的保溫結構為“氰聚塑”型式的預制保溫管；另一種是引進國外生產線的“管中管”型式的預制保溫管。目前這種型式的預制保溫管已先后在天津、北京、鄭州等地進行大批量生產并廣泛用于城市熱力管網。
2 直埋預制保溫管技術性能
  國內外部份廠家生產的預制保溫技術性能(見表1)
表1 國內外部分廠家生產的預制保溫管技術性能

性  能 天津市建
筑塑料制
品廠 哈爾濱東
光機械廠 大城縣榮邦防腐保溫材料有限公司 瑞典供熱
協 會 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
導熱系數
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
抗壓強度MPa 0.5～0.6 ＞0.2       ≥100
防護外殼材料 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聚氨脂泡沫塑料作保溫材料，外部用玻璃鋼作防護外殼，鋼管外壁刷一層“氰凝”作防腐層。通用型適用于120℃以下介質的熱力管網。高溫型適用于250℃以下介質的熱力管網，其保溫材料為硅酸鎂發泡聚氨脂復合保溫材料，保護外殼為玻璃鋼。第二種類型是“管中管”預制保溫管，其保溫材料為聚氨脂硬質泡沫塑料，保護外殼為高密度聚乙烯外套管，適用于120℃以下部介質的熱力管網。
3 保溫層厚度及熱損失計算
  保溫層厚度應根據熱損失法或經濟厚度計算后并經綜合經濟效益比較后確定。直埋管道的設計結構如圖1所示。 
 
圖1 直埋保溫管結構示意圖
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深度有關。
  直埋敷設的供熱管道熱損失計算，它和預制保溫管結構、介質溫度、管徑大小、土壤性質、保溫層的導熱系數及管間距等多種因素有關。一般可按圖2給定的尺寸進行管道熱損失計算。
 
圖2 直埋保溫管計算示意圖
3.1 單根直埋管道的保溫層厚度及熱損失計算