直埋热水管道固定节的绝热

煤气与热力　ＧＡＳ＆ＨＥＡＴ　直埋热水管道固定节的绝热　张　康’，　任　艳　（１．中国市政工程华北设计研究总院有限公司工程评价与管理公司，天津３０００７４　２．中国市Ｎ＿ｒ＿，ｔｌ华北设计研究总院有限公司第六设计研究院，天津３００３８１）　摘　要：　介绍直埋热水管道固定墩固定节处的热桥效应，以及热桥效应对供热管道安全运行　的潜在危害　给出阻断固定节处热桥的一种方法，即绝热固定节的做法．．工程实践表明，绝热固定　节的运行效果良好　关键词：　直埋热水管道；　热桥效应；　固定墩；　绝热固定节　中图分类号：ＴＬ　Ｊ９９５．３　文献标志码：｝｛　文章编号：ｌ０００　

作者简介：张康，男，工程师，硕士，主要从事节能评估　以及热力设计工作。　１概述　供热工程的没　ｊ施工中，经常遇到直埋热　水管道㈨定节绝热Ｍ题通常采Ｈ】　绝热㈨定　具体做法是，崮定　直埋热水管道焊接存一起，然　后浇筑　钢筋混凝｛　而共同组成［占ｊ定墩　往往　定１　小采取绝热措施　形成热桥，那么，ｆ　埋热水符　道ｌＪ、Ｊ商湍水（温度≤ｌ　３（）℃）的热畦直接传至固定　墩，造成Ｉ捌定墩的混凝十变酥、干裂　地下水位较　高、惜蚀件较强的地　，地下水很容易通过裂缝渗透　进　定墩，进而腐蚀固定　处管道的焊缝，造成管道　收稿日期：２０ｌ６—０９—２５；修回日期：２０ｌ　７—０７　－Ａ　０８　泄漏，影响阎定墩及直埋热水管道的使川睁命．Ｈ．维　护难度较大。　为＿ｒ保障同定墩安令、稳定、长期运仃，避免产　热桥，近年来，人们以＾　热水管道的…定墩为研　究对象，小断寻求更加合理的没汁、施Ｉ　力　案，以减　少直埋热水管道固定墩的敞热损失　。、　小义刈　埋热水管道固定节绝热　题进行探讨，给¨ｊ・种能　够阻断热桥的设汁方案　２固定节处热桥产生的原因　２．１　热桥　热桥是指建筑外围护结构中材料　成或形状　ｊ　正常部位相比有所不同的部位，例叟ｕ嵌入端体的混　凝土、柱、墙体和屋面板内的混凝土肋。　建筑　中板材接缝以及窗口、墙『『】、屋顶檐『】、喘体恸脚　等　。这些部位由于传热系数比周　的　料传热　系数大，　事内外温差的作川卜，形成较人热流惭度　的区域，成为传热较多的桥　．故称　热桥　…］　热　桥存在而产生的各种冷热／１　均匀现象．称　热桥效　应。　２．２非绝热固定节结构　苴埋热水管道结构主　ｍ钢管、　．Ｉ　（聚氯　酯）、外护管（高密度聚乙烯）组成非绝热【古１定｛　结构见图１、

　张康，等：直埋热水管道固定节的绝热　第３７卷第８期　

『嗣定钢板　外　、笆’　Ａ－Ａ剐向　图１　非绝热固定节结构　蚓定节在生产厂家预制而成，长度为２～３　ｍ，　主要由保温管、固定钢板、加强肋板组成。管道两端　预留一段　做保温层，通过焊接与直埋热水管道连　接　・起　．　２．３非绝热固定节热桥产生的原因　定钢板直接焊接到直埋热水管道的钢管上，　俐管『人Ｊ是温度≤１３０　ｏＣ的热水，热水与钢管、固定钢　板接触传热，其传热系数比周围保温层（聚氨酯）的　传热系数大，在直埋热水管道内热水与管道外环境　（・般按ｌ０℃考虑）的温差（约１２０　）作用下，形　成　定钢板处较大的热流密度，固定钢板成为热桥。　山此而形成直埋热水管道热量损失较大的关键部　位，广：乍固定节热桥效应，影响固定墩以及直埋热水　管道的长期稳定运行。需要指出的足，加强肋板不　足热桥，因为肋板足埋在保温层（聚氨酯）『大Ｊ，保温　阻断ｒ热　的传递，叮以保证加强肋板不形成热　桥　、　定墩由钢筋混凝土浇筑而成，钢筋混凝土的　热　率一股为１．２８　ｗ／（ｎ　・Ｋ）；直埋热水管道所用　的保泓　（聚氯酯）的热导率住０．０１８～０．０２４　ｗ／　（ｍ・Ｋ）范　；不同钢材的热导率在１３．７～４３．６　Ｗ／　（ｍ・Ｋ）范ｍ　可见，钢筋混凝土的热导率与聚氨　ｌｆｌｉ　的热导率相筹两个数量级，较多的热量从固定节　的『占】定钢板处传至崮定墩，增加ｒ直埋热水管道的　敞热拟火．、　３阻断固定节热桥的基本要求　根据文献中的混凝土热导率计算公式　，采　用ＣＦＤ软件进行建模并数值求解，得到固定墩及其　周围土壤的温度场分布情况。结果是：固定墩处的　散热量较大，热桥效应比较明显。一个固定墩的散　热量约为ｌ３．５　ｍ直埋热水管道的散热量门。因此，　需要进一　步研究阻断热桥的方法。　为了阻断热桥，需要对固定节采取绝热措施，需　要考虑如下问题：　①所选用的方法必须具有良好的绝热性能，　有效地阻断热桥。　②　固定节整体结构设计应符合直埋热水管道　轴向推力要求，即所选用的绝热材料的抗压强度必　须满足固定墩稳定运行的抗压强度要求。　４绝热固定节　４．１　绝热固定节做法　固定节绝热的基本方法就是在固定钢板外加绝　热材料，以阻断固定钢板成为热桥。目前所用的固　定节绝热做法主要由两部分组成。第一部分：在固　定钢板外加一层１０　１３１１１３厚的石棉绝热板，石棉绝热　板要做成和固定钢板相同的形状（方形或者圆形），　套在固定钢板上。第二部分：在石棉绝热板外加紧　固层，本文采用钢制紧固层，钢制紧固层要紧密排列　在石棉绝热板的四周，根据固定钢板和石棉绝热板　（方形或者圆形，厚度为３０～６０　ｍｍ）的大小设计钢　制紧固层的大小，使其包围石棉绝热板，接缝采用焊　接。最后将绝热固定节浇筑到钢筋混凝土里，使其　成为一个整体（即固定墩）。绝热固定节结构见图　２。　４．２　绝热固定节特－陛分析　固定节整体结构设汁应符合直埋热水管道轴向　推力的要求。同定墩抗压强度设计　要满足管道的最　大轴向推力的要求。因此，固定节绝热结构整体的　抗压强度也要满足固定墩稳定运行抗压强度的要　求。　４．２．１石棉绝热板特性　石棉绝热板是以石棉为主要材料，掺入一定的　粘结填充材料而制成的板状材料，其密度为８０～　１４０　ｋｇ／ｍ　。　石棉绝热板具有如下特性：　①低热导率。使用温度≤１　０００℃时，热导　率仅为０．１　３～０．１５　Ｗ／（ｍ・Ｋ）。　・Ａ　０９・

　第３７卷第８期　煤气与热力　

保温层　＿ＪＩ１强Ｊ１＿ＩＪ　铡钱　图２绝热固定节结构　②　仃棉绝热板抗压强度高，并具有良好的　ｉ＊ｔ　⑧优良的抗震性及热稳定性　④　有良好的防腐蚀性，且价格低廉　行棉绝热板的热导率低，有效地阻断了热桥，能　更好地发挥绝热作用。直埋热水管道穿越固定　处，固定钢板对　定墩产生局部压虚力　，与固定　，制板紧密接触的石棉绝热板及紧固层钢板也受到局　部压应力。　定墩的抗压强度设计值由【　Ｂ　５Ｏ０１０—２０１０《混凝土结构设计规范》规定为ｌ４．３　ＭＰａ　程实践中，预制绝热同定节满足该抗　强　俊要求，即能满足　定墩的抗压要求。　４．２．２　紧川　材料　定　绝热结构的紧同层的作用就是将　棉绝　热板紧紧地同定　固定钢板上。｝Ｉ前探讨的可以作　为紧固层的材料有３种。第１种足聚乙烯，将聚乙　烯制作成一个同　定钢板形状相间的圆形或者方形　的紧【青］套，将其紧紧地套在石棉绝热板外，然后浇筑　划钢筋混凝　｝　，使其成为一个整体。但是，聚乙烯　的抗压强度只有４　ＭＰａ，将其埋在固定墩　，可能会　被压坏　第２种是聚四氟乙烯，做法同聚乙烯类似．．　虽然聚四氟乙烯具有良好的抗』ｆｉ强度（约２５　ＭＰａ），　ｆｌｆ足，其价格昂贯　另外，聚四氟乙烯本身就是绝热　材料，如果使用聚　氟乙烯作为绝热材料，就可以省　棉绝热板第３种就是本文所用的钢制紧吲　层，其抗压强度大，制作简单，价格也较为合删．已逐　步应用于供热工程实践。　４．３绝热固定节的运行效果　灭津塘沾某一级直埋热水管网改造Ｉ　程ｒ１　２０１０年以来，就不断用绝热㈨定节替代非绝热　定　节，作为固定墩设计的关键环节。　由于ｌ火津塘沽地区地下水位较高，氯离　含｛　高，地卜水　蚀性强，以前　定墩损坏严币＝，造成　埋热水管道泄漏。分析其原　为，卣埋热水　；阀采　用非绝热　定节，产生了热桥效应，使闻定墩　裂、　变酥，地下水府蚀钢筋混凝土而造成同定墩火去稳　定性，进　产　管道泄漏　没计人员改川绝热旧定　节后，根据管网近５年运行情况，没有再ｆ¨　｝ｌ　ｉ定墩　变酥、十裂以致管道泄漏的现象　从管刚　际运｝　的效果看，绝热固定节能够捉岛管网的安个稳定　４．４方案的优点　①　从结构力学』二看．绝热　定节能够满足　定墩的稳定性要求，且抗压强度高，绝热性能好．防　腐性能好，韧性良好且价格低廉。　②绝热固定节能够仃效地阻断热侨．　减少　了对固定墩的损坏，增加＿ｒ　定墩的使用　命．　减　少了直埋热水管道的散热损火，从而降低Ｊ　个白：　埋热水管道的输送能耗，埘　埋供热管道的Ｋ期稳　定运行起到积极的作用　５结论　①　本文给出了阻断㈦定节处热侨的・种　法，并分析ｒ该方法阻断热桥的机理　②通过直埋热水管道运行效果分析，僻剑陔　绝热固定节方案能够阻断热桥，延长　定墩的使片】　寿命　参考文献：　［１］　Ｅ希杰．卣埋热力管道板　型同定支墩的优化　汁　［Ｊ］．区域供热，２００１（４）：Ｉ２—１４．　［２］　温小波．浅析直埋供热管道散热拟失［Ｊ１．…　建筑．　２０ｌ０，３６（１５）：ｌ８７—１　８８．　ｆ　３］　郑半，屿贵阳，龚智力，等．　地管道川Ⅲ黼Ｈ　ＣＪ：场数仉　模拟的研究现状及趋势』．Ｊ　Ｊ．管道技术　没衙，２００６　（２）：５—７，１０．　［４］　任俊．热桥的影响Ⅸ域『Ｊ］．暖通　洲，２００Ｉ，３Ｉ（６）：　ｌ０９一Ｉ１　１．　［５］　时旭东．过镇海．钢筋混凝上结构的温瞍场ｆ　Ｊ　ｊ．上　力学．Ｉ９９６，ｌ３（１）：３５—４３．　・Ａ　１０・

　ＷＷＷ．ｇａｓｈｅａｔ．ｃｎ　张康，等：直埋热水管道固定节的绝热　第３７卷　第８期　

・国际供热简讯・　新技术助力分布式能源发展　日前芬兰成功研发出全新干燥技术（一种人工　干燥机），此技术将有利于热电联产和集中供热的　发展。　这款人工干燥机将设置在芬兰自然资源研究　所，用于烘干木屑，以使其燃烧更加充分。　该人工干燥机由芬兰ＳＦＴｅｃ公司负责研发，形　状类似于轮船。ＳＦＴｅｃ公司称：此干燥机克服了诸　多技术难点，可以有效去除木屑中的水分，有助于　提高木屑热值，提高燃烧效率。而潮湿的木屑燃烧　不完全，会增大尾气排放量。　烘干的木屑可作为小型集中供热锅炉、热电联　产机组的燃料。其来源广泛，包括幼龄林、木材加　工厂的废料、树桩以及腐烂的树干等。　卢克大学首席研究科学家Ｊｕｈａ　Ｌａｉｔｉｌａ称：“木　屑越潮湿，其热值越低。”　ＳｆＴｒｅｃ公司执行主席称：“现在市面上存在诸多　人工干燥机，我们的优势在于：与相近尺寸的干燥　机相比，此款干燥机效率更高，便于移动且适用于　干燥包括木屑在内的多种材料。”　【摘编自Ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ—ｅｎｅｒｇｙ分布式能源。网址　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ—ｅｎｅｒｇｙ．ｃｏｒｎ／ａｒｔｉｃｌｅｓ　／２０１７／０２／ｎｅｗ——ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ——ｔｏ・・ｂｏｏｓｔ——　ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ—ｅｎｅｒｇｙ．ｈｔｍ１）　

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