直埋供熱管道敷設(shè)方式節(jié)能性分析

梁瑞華

【摘 要】隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，對于供熱提出了更高的要求。目前我國城市主要以集中供熱方式為主，加強(qiáng)對直埋供熱管道敷設(shè)方式的節(jié)能性研究就顯得十分關(guān)鍵。鑒于此，論文重點(diǎn)就直埋供熱管道敷設(shè)方式的節(jié)能性要點(diǎn)進(jìn)行分析，以供參考。

【Abstract】With the continuous acceleration of urbanization in China， higher requirements are put forward for heating. At present， the city of China mainly focuses on the central heating mode. It is very important to strengthen the energy conservation research on the laying mode of direct buried heating pipe. Based on this， the paper focuses on the energy conservation points of direct buried heating pipe laying mode， for reference.

【關(guān)鍵詞】直埋敷設(shè);供熱管道;節(jié)能性

【Keywords】direct buried laying; heating pipe; energy conservation

【中圖分類號】TU995.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）09-0162-02

1 引言

在傳統(tǒng)的城市供熱管網(wǎng)敷設(shè)中普遍采用地上敷設(shè)方式，其不僅結(jié)構(gòu)簡單、成本低，而且便于后續(xù)的維修和養(yǎng)護(hù)，但是由于該敷設(shè)方式會造成大量的熱能損失，同時(shí)影響城市交通，所以在近年來得到了有效的改良和優(yōu)化。當(dāng)前我國城市供熱管網(wǎng)敷設(shè)主要以地下敷設(shè)為主，而根據(jù)形式的不同又細(xì)分為地溝敷設(shè)和直埋敷設(shè)兩種，其中前者由于管道埋設(shè)于地溝，所以不存在負(fù)荷承載，但是由于地溝需要砌筑，工程量較大，以此導(dǎo)致建設(shè)周期的延長。而相對比地溝敷設(shè)，直埋敷設(shè)具有造價(jià)低、施工快的特點(diǎn)，特別是在該敷設(shè)方式中應(yīng)用新型的保溫材料，使得供熱過程中熱損失降低最低，因此，直埋敷設(shè)方式在實(shí)際的城市集中供熱中應(yīng)用十分廣泛，受到業(yè)內(nèi)人士的高度認(rèn)可。

2 直埋供熱管道敷設(shè)方式概述

2.1 無補(bǔ)償冷安裝

無補(bǔ)償冷安裝作為直埋敷設(shè)方式的一種，在實(shí)際的應(yīng)用中起到有效的節(jié)能效果。由于該技術(shù)主要通過深埋的方式讓管道與土層之間產(chǎn)生摩擦，不需要加入預(yù)應(yīng)力，這使得供熱管道在受熱狀態(tài)下產(chǎn)生的熱拉長受到限制[1]。但是由于土壤和管道之間存在一定摩擦，這會造成管道鋪設(shè)過程中出現(xiàn)錨固段和滑動段兩種情況，即當(dāng)管道供熱時(shí)，位于錨固段的地方會將熱脹應(yīng)力全部轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟葢?yīng)力，如此就造成管道承受在運(yùn)行狀態(tài)下的軸向應(yīng)力，在實(shí)際的計(jì)算當(dāng)中，管道所受的相關(guān)應(yīng)力與溫度變化成正比。反之，對于滑動段的管道，不會像錨固段一樣將熱脹應(yīng)力全部轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟葢?yīng)力，所以管道會出現(xiàn)拉長的情況。

2.2 敞溝預(yù)熱安裝

相對比前一種敷設(shè)方式，敞溝預(yù)熱安裝敷設(shè)方式首先需要對管道進(jìn)行預(yù)熱處理，在預(yù)熱溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范后，進(jìn)行后續(xù)的回填操作，確保敷設(shè)工作的有序進(jìn)行。對于該種直埋敷設(shè)方式而言，管道在實(shí)際的鋪設(shè)中一旦環(huán)境溫度和預(yù)熱溫度達(dá)到相同時(shí)，其所受的熱應(yīng)力會變?yōu)?。而如果在這一過程中，環(huán)境溫度大于管道預(yù)熱溫度時(shí)，此時(shí)供熱管道會受到一定的壓力，產(chǎn)生負(fù)載;當(dāng)環(huán)境溫度低于管道預(yù)熱溫度時(shí)，此時(shí)供熱管道會受到一定的拉力作用。相對比其他敷設(shè)方式，敞溝預(yù)熱安裝敷設(shè)可以有效降低資源消耗，即降低了敷設(shè)過程中補(bǔ)償器的使用量，最終有效降低成本投入，同時(shí)對比于無補(bǔ)償冷安裝敷設(shè)，敞溝預(yù)熱安裝使得管道所能承受的應(yīng)力更大，對于一些直徑較大的供熱管道敷設(shè)具有重要的優(yōu)勢和意義。

3 直埋供熱管道敷設(shè)方式節(jié)能性探究

3.1 無補(bǔ)償冷安裝節(jié)能性分析

無補(bǔ)償冷安裝作為經(jīng)濟(jì)有效的敷設(shè)方式，其在實(shí)際的應(yīng)用中具有重要的節(jié)能性優(yōu)勢[2]。在實(shí)際的敷設(shè)過程中，由于管道所受的熱應(yīng)力無法全部轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟葢?yīng)力，此時(shí)管道會因?yàn)槭軣岫霈F(xiàn)一定程度的拉伸。如果這一溫度變化較大，那么局部的應(yīng)力值也會隨之增大，此時(shí)采用無補(bǔ)償冷安裝敷設(shè)可以對波動溫度值進(jìn)行有效控制，將其限制在規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，以確保供熱的安全有序進(jìn)行。通過相關(guān)的計(jì)算可知，供熱管道軸向熱應(yīng)力小于3倍許用應(yīng)力，但是大于管道局部屈服應(yīng)力，所以不能滿足局部屈服的實(shí)際要求。由于無補(bǔ)償冷安裝敷設(shè)管壁局部屈服的危險(xiǎn)性受到溫度上限的影響，所以實(shí)際的應(yīng)用中需要合理控制溫度條件，確保該敷設(shè)方式的絕對安全。通常情況下，當(dāng)溫度處于110℃時(shí)，可以降低管壁局部屈服的危險(xiǎn)性，同時(shí)滿足管道敷設(shè)的節(jié)能性要求。

3.2 敞溝預(yù)熱安裝節(jié)能性分析

從上述分析可知，敞溝預(yù)熱安裝敷設(shè)方式可以有效節(jié)省預(yù)熱管道的補(bǔ)償器，以此大大降低了工程成本投入。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析可知，敞溝預(yù)熱安裝的最大壓應(yīng)力為無補(bǔ)償冷安裝壓應(yīng)力的1/2，同時(shí)管壁局部屈服的危險(xiǎn)性大大降低，這對于大口徑供熱管道安裝而言提供了巨大的便利和優(yōu)勢。但是需要注意的是，敞溝預(yù)熱安裝過程中最大壓應(yīng)力與溫度之間還是存在一定的關(guān)系，因此，也不可避免地存在最高溫度值[3]?？傮w而言，敞溝預(yù)熱方式對大管徑或小管徑的供熱管道普遍適用，同時(shí)在滿足管道局部不失穩(wěn)的情況下，需要校合管道的壁厚，預(yù)熱安裝時(shí)管道的壁厚也比冷安裝的要求低。

4 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前我國城市供熱管道敷設(shè)中主要以直埋敷設(shè)為主，而對于該敷設(shè)方式而言，由于種類較多，通常應(yīng)用比較廣泛的有無補(bǔ)償冷安裝和敞溝預(yù)熱安裝兩種。在實(shí)際的應(yīng)用中，除了要考慮各自的優(yōu)勢和特點(diǎn)外，還需要合理地分析每一種敷設(shè)方式的節(jié)能性要求，確保在符合既定要求的基礎(chǔ)上有效滿足節(jié)能性需求，最終為促進(jìn)我國城市集中供熱水平奠定基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王振華.管廊供熱管道保溫材料及其厚度的研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2018.

【2】范輝，王飛，王國偉，等.供熱熱水管道管廊敷設(shè)方式研究進(jìn)展[J].華僑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，38（06）：747-752.

【3】孟軍.供熱管道直埋敷設(shè)方式探討[J].山西建筑，2016，42（25）：131-132.