中國北方的冬季供暖是由熱源通過管道進行的℃上述熱水輸送到居民區用戶或社區熱交換站,由于東北冬季室外溫度較低,管道在輸送過程中,熱介質溫度高于管外環境溫度和凍土層溫度,熱量將通過加熱管壁不斷傳遞到管外空氣或凍土層,稱為管道散熱損失。因此,通過絕緣加熱管來減少熱損失。
目前,即使采取了良好的保溫措施,集中供熱系統的熱水管網散熱損失仍占總輸入熱量的5%~8%左右。在未實現熱電聯產的中小城鎮,采暖形式仍為獨立小鍋爐分片采暖。由于保溫材料選擇不合理,施工質量不能滿足設計要求,保溫層損壞和維護不及時,散熱損失將大大增加,這種熱損失將繼續存在。它不僅會導致熱介質參數的變化,影響供熱質量,還會造成更大的能源浪費。根據國家規定的城市供熱管網輸送熱效率達到90%以上的要求,合理選擇供熱管網保溫材料、保溫層厚度和保溫方法,對于有效減少熱介質輸送過程中的散熱損失,節約燃料消耗尤為重要。
1 保溫材料的選擇
由于中國幅員遼闊,氣候條件差異較大,東北地區冬季室外溫度較低,應考慮選用高效保溫材料對供熱管網進行保溫。保溫范圍應按照《熱網規范》規定℃熱管、閥門、設備一般應進行保溫。其目的是減少散熱損失,使熱介質能夠保持一定的溫度和壓力,以滿足生產和生活的熱需求,節省燃料,確保熱管不受外部影響。目前,熱管工程常用的保溫材料種類較多,包括石棉、巖棉、珍珠巖、玻璃棉、泡沫橡膠、聚氨酯硬泡沫等產品。根據國家現行保溫材料標準和有關規定,保溫材料的導熱系數不得大于0.12(w/m·k);體重不得超過300kg/m三、含水量小于7.5%;抗壓強度不小于0;.4 MPa。為滿足上述要求,選擇保溫材料時應參考以下條件。
(1)導熱系數小
(2) 體重小
(3) 堅固耐用,有一定的抗壓強度
(4) 能承受一定的溫度,不燃或不燃
(5) 抗濕性強,吸水率低,不會因水泡受潮而變質損壞
(6) 原料來源廣,制造施工方便,價格低廉。
幾種常用保溫材料的性能見表1。
表1 介紹了一些常用保溫材料的性能參數,可在相關設計手冊中找到表中未列出的其他保溫材料的性能參數。
聚氨酯硬質泡沫塑料和泡沫橡塑材料根據國家標準和規范對加熱管道保溫材料的選擇要求,考慮到材料的綜合性能和工程中實際應用的保溫效果,近年來廣泛應用于加熱管道保溫工程1。
聚氨酯硬質泡沫塑料主要用于外網加熱管道的保溫。其優點是導熱系數小、重量輕、吸水率低,具有一定的抗壓強度。聚氨酯發泡后,由于附著力強,管道外表面不能進行防腐處理,節省了防腐材料和人工成本。同時,外塑料保護層可防水阻燃,保護聚氨酯材料的完整性,延長使用壽命,大大降低了保溫材料的維護和更換成本。
泡沫橡膠管殼,由于材料抗壓強度低,主要用于溝槽、管井加熱管和支管保溫,其優點是導熱系數小、重量輕、安裝方便,容易包裝閥門、三、彎頭等不規則管件,達到減少散熱損失的目的,也是加熱管理想的保溫材料。
2 經濟合理保溫層厚度的簡便計算
加熱管道保溫層的厚度由技術和經濟因素決定。所謂保溫層經濟厚度,是指保溫層厚度最小時的總成本,包括加熱管道保溫結構的投資、折舊成本、年運維成本和管道保溫后的散熱損失。保溫層厚度不夠,散熱損失增加
大,造成能源浪費。保溫層厚度的增加可以減少散熱損失、燃料和運行成本,但確實增加了對保溫結構的一次性投資。因此,合理確定保溫層厚度不僅節約能源,而且降低工程成本,是供熱管網工程中非常重要的環節。
根據《設備及管道保溫設計指南》GB /T見表2。
管道的保溫層厚度與管道直徑、管道表面溫度、材料導熱系數、管道允許的最大散熱損失有關。
保溫層厚度經濟合理的簡單計算方法可按以下類型計算:
式中:D—管道外徑(mm);λ—保溫材料的導熱系數(w/m.k) 查表得出; t1-管道外表面溫度,(℃) 約等于管道內介質溫度; q—允許散熱損失最大化(w /m)表2 發現 ;δ—保溫層厚度(mm)。
從上述類型可以看出,當管道外徑、保溫材料的導熱系數和輸送介質溫度確定時,保溫層的厚度隨管道散熱損失的變化而變化。因此,根據表2,確定保溫層厚度是經濟合理的。
3 結束語
在當前節能減排的新形勢下,合理選擇供熱管道的保溫材料和保溫層厚度,減少供熱管道的散熱損失是非常重要的。為了達到降低能耗的目的,在設計過程中應綜合考慮各地區的氣候、材料性能和保溫效果,選擇合理的保溫材料和經濟的保溫層厚度。
本文作者玉滿,暖通南社整理編輯。
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