谈供热直埋热水管道保温计算

郭 震 环

(太原市热力公司，山西 太原 030001)

谈供热直埋热水管道保温计算

郭 震 环

(太原市热力公司，山西 太原 030001)

依据CJJ/T 81-2013城镇供热直埋热水管道技术规程行业标准，对增加的供热直埋热水管道的保温计算进行了研究，分析了保温层厚度、埋深、供回水温度以及管间距对管道热损失的影响，其对经济保温厚度的确定有重要的参考价值。

直埋供热管道，热损失，保温层

行业标准CJJ/T 81-2013城镇供热直埋热水管道技术规程于2014年2月1日正式实施。适用范围较旧版有了较大的变化，尤其是增加了供热直埋热水管道的保温计算，并在附录A中给出了自然地温数据，使公式计算参数明确，可操作性强。文中针对影响热损失的各种因素进行分析，确定出各种因素影响的大小，其结果对设计、运行都有一定的参考价值。

1 供热直埋热水管道热损失计算[1]

CJJ/T 81-2013城镇供热直埋热水管道技术规程中增加了直埋保温管道的热损失计算，对供热直埋热水管道的热损失有了理论依据，其计算如下：

(1)

其中，qs为供水管单位长度热损失，W/m；ts为计算供水温度，℃；tr为计算回水温度，℃；tg为管道中心埋设深度的自然地温，℃；Rg为土壤热阻，(m·K)/W；Rt为保温材料热阻，(m·K)/W；Rh为附加热阻，(m·K)/W。

(2)

其中，qr为回水管单位长度热损失，W/m；其余符号同上。

(3)

其中，λg为土壤导热系数，W/(m·K)，应取实测数据。估算时湿土可取1.5 W/(m·K)～2 W/(m·K)，干砂可取1 W/(m·K)；Hl为管道当量覆土深度，m；Dw为保温层外径，m；其余符号同上。

(4)

其中，λt为保温材料在运行温度下的导热系数,W/(m·K)；Do为工作管外径，m；其余符号同上。

(5)

其中，b为供、回水管中心线距离，m；其余符号同上。

Hl=H+R0×λg

(6)

其中，R0为土壤表面换热热阻，可取0.068 5(m2·K)/W；H为管道中心线覆土深度，m；其余符合同上。

2 热损失的影响因素

保温层厚度、供回水温度、埋深、管道中心线间距以及管径是影响供热直埋热水管道热损失的一些因素，下面针对以上因素进行分析。

2.1 保温层

保温层厚度是一个经济技术要求的参数，既要满足技术要求，也要考虑经济性。下面以DN1 200管道为例，计算不同保温层厚度供回水管的单位长度热损失及总热损失。管外径Do=1 220 mm，两管中心距b=1.8 m，管道中心线覆土深度H=1.6 m。采用硬质聚氨酯保温，导热系数为λb=0.023 W/(m·℃)，供水管的平均水温ts=110 ℃，回水管的平均水温tr=50 ℃，该地区2月份管道中心线的自然地温为tg=0.3 ℃。计算在不同保温层厚度下单位长度供、回水管的热损失和单位长度的总热损失，见表1。

表1 不同保温层厚度下的单位长度热损失

从表1可以看出，随着保温层厚度的增加，供、回水管热损失以及总热损失减小，但减小的幅度有很大的区别，随着保温层的增加，供水管减小的速度比回水管大；供、回水管热损失以及总热损失都是减小的幅度越来越小。也就是说在使用年限内，减小的热损失所带来的经济效益和增加的保温成本之间有个平衡点，此时的保温层厚度为经济厚度。其次同样的成本，供回水管采用同样的厚度不如供水管保温厚度大于回水管保温厚度更加经济。

2.2 埋深

由式(3)和式(5)可知，增加管道埋深，土壤热阻和附加热阻都会增加，热阻越大，供回水管的热损失会越小。以上面的例题为基础，保温层厚度δ=60 mm，在不同埋深下，单位长度供、回水管的热损失和单位长度的总热损失见表2。

表2 不同埋深下的单位长度热损失

由表1和表2可得，在保温层厚度δ=60 mm，埋深由覆土深度H=1.6 m增加到覆土深度H=2.8 m，同保温层厚度δ=70 mm，埋深覆土深度H=1.6 m管道单长总热损失一样，即增加1.2 m埋深，相当于保温层厚度增加10 mm的效果。随着埋深的增加供回水管道的单长热损失都在减小，速度由快变慢。

2.3 供、回水温度

由式(1)和式(2)可得，供回水温度直接影响着单位长度供回水管的热损失，表3为保温层厚度δ=60 mm，在不同供回水温度下，单位长度供、回水管的热损失和单位长度的总热损失。

表3 不同供、回水温度下单位长度热损失

由表3可得，随着供回水温度的降低，单位长度总热损失减小；保持供水温度不变，只减小回水温度，单长供水管热损失增加，单长回水管热损失减小，其单位长度总热损失减小；同理，保持回水温度不变，只减小供水温度，单长回水管热损失增加，单长供水管热损失减小，其单位长度总热损失减小。总之低温水供热可以有效减小热损失。但降低供回水温差会增加运行能耗，要综合考虑。

2.4 管中心距离

管中心距离是由安装和维修操作空间来确定的，其调整空间较小。由式(5)可得，管中心间距越大，其附加热阻越小，其热损失越大，故减小管中心间距可以减小热损失，见表4。

表4 不同管中心间距下单位长度热损失

由表4可得，随着管间距的减小，管道热损失减小，但总体来看，减小的幅度比较小，在合理的管间距范围内，可以忽略管间距带来的影响。

3 结语

由表1～表4可得，保温层厚度、供回水温度、埋深以及管间距都对管道的热损失有影响，但影响的程度不同，保温层厚度、供回水温度及埋深影响较大，管间距影响较小。在确定保温层厚度的时候，要充分考虑供回水温度和埋深，并且供回水管道的保温层厚度根据总热损失最小确定。在输送同样热量的情况下，管径越大输送损失能耗越低[2,3],其以上结论对设计、施工和运行都有一定的参考价值。

[1] CJJ/T 81-2013，城镇供热直埋热水管道技术规程[S].

[2] [丹麦]兰德劳夫皮.区域供热手册[M].贺 平,王 刚,译.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社,1998:119-120.

[3] 王 飞,张建伟.直埋供热管道工程设计[M].北京：中国建筑工业出版社,2007:19.

Discussiononheatingburiedhotwaterpipeinsulationcalculation

GUOZhen-huan

(TaiyuanHeatingPowerCompany,Taiyuan030001,China)

Based on the technical specification industry standards of CJJ/T 81-2013UrbanHeatingDirectlyBuriedHeatingPipe, this paper researched the insulation calculation of increased directly buried heating pipe, analyzed the influence of thermal insulation layer thickness, buried depth, supply and return water temperature and pipe spacing to pipeline heat loss, had important reference value to determine the economic thermal insulation thickness.

directly buried heating pipe, heat loss, heat preservation layer

1009-6825(2014)33-0127-02

2014-09-13

郭震环(1970- )，男，工程师

TU822.5

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