我廠生活小區歷年來供熱管網均采用管架或管溝敷設方式,管架敷設影響小區美觀,《城市熱力網設計規范》已明確規定小區供熱管網不應采用管架敷設;地溝敷設由于管道保溫材料巖棉吸水性大,受潮后導熱系數增加,造成大量熱量浪費,且某些地方地溝堵塞,如遇內部積水一時無法排除,致使
保溫管線浸泡在水中,保溫材料脫落,管道腐蝕嚴重。供熱管網直埋敷設在國外已經廣泛地得到應用,在北京亞運村石景山熱力工程等已相繼采用,效果甚佳;它與管溝敷設相比具有節能,工程造價低,工程量少,工期短,不影響市容,使用壽命長的特點。因此在新建26萬平方米的長嶺花園生活小區集中空調系統管網方案設計時,經過調查研究,岳陽生活小區zui底處地面標高34m,地下水位29m,住宅集中供熱管網可采用直埋敷設管道;本次設計采用的直埋保溫管道是由鋼管經水壓試驗無滲漏后,進行除銹、脫脂,再裹覆防水化學材料氰凝、憎水不燃型硬質聚氨酯保溫材料和高密度耐腐蝕聚乙烯套管而成的保溫管道,可在工廠集中加工,加工后運往現場組裝,安裝時只需將預制好的聚氨酯直埋管兩端突出部分進行焊接,水壓實驗后無滲漏,涂上氰凝,用模具現場發泡成型;此種保溫層耐溫可達120℃。
2聚氨酯直埋保溫管敷設與傳統磚砌地溝巖棉保溫管的經濟比較
岳陽生活小區室外空調主干管全長約600m,供回水干管總計約1200m,其中Φ480×9的管線約200m,Φ426×9的管線約600m,Φ325×8的管線約400m;下面就聚氨酯保溫直埋管與磚砌地溝巖棉保溫管兩種敷設方式在施工工藝、壽命周期費用兩方面進行比較.
2.1施工工藝比較
2.1.1聚氨酯保溫直埋管的施工工藝
鋼管試壓除銹聚氨酯直埋管的制作(工廠制造)
挖溝2.5×2m直埋管的焊接水壓試驗
發泡回填土
2.1.2磚砌地溝巖棉保溫的施工工藝
挖溝2.5×2m打混凝土墊層
1.8×1.2m磚砌地溝鋼管除銹防腐鋼管焊接
水壓試驗巖棉保溫纏玻璃布
刷瀝青漆蓋溝蓋板回填土
從以上工藝圖中可看出:保溫管線地溝敷設方式施工工序多,另外還有挖溝取土的運輸與傾卸置放,沙石、水泥、磚塊等的運輸,施工涉及面廣,施工場地大,施工周期長;而保溫管線直埋敷設方式施工工序少,工期短。
2.2壽命周期費用比較
安裝工程費用見表1,壽命周期費用見表2。
安裝方式設備、材料或
費用名稱數量安裝工程費/萬元
(不包括人工費)主材費施工費人工費
聚氨酯直埋管聚氨酯保溫管/t144101.1693.66.561.1
直埋土方/m3300066
小計106.1693.612.561.1
磚砌巖棉保溫
管焊接鋼管/t10244.1539.54.650.78
紅丹漆兩遍/10m23001.311.310.35
巖棉保溫/m31086.15.40.70.57
玻璃布外保護層/10m23601.61.60.3
瀝青漆兩遍/10m23002.72.71.1
管溝2.5×2m6004040
小計95.8644.950.963.1
表2壽命周期費用比較(30年)萬元
名稱聚氨酯保溫直埋管磚砌地溝巖
棉保溫管
安裝工程費106.2695.86
運行維護費330
壽命周期費109.26125.86
從表1、表2可以看出:雖然完成小區室外主管網的供暖工程,聚氨酯保溫管直埋敷設比巖棉保溫管管溝敷設安裝工程投資費用稍高,但直埋管的熱老化壽命為60年,而巖棉保溫管每隔10~15年需更換一次,其運行維修費用遠遠高于聚氨酯保溫直埋管,因此聚氨酯保溫直埋管具有較高的綜合效益。
3聚氨酯保溫直埋管敷設技術分析
直埋敷設供熱管道方法有三種:無補償方式、一次性補償方式和有補償安裝方式,因城市生活小區供熱管網從經濟安全方面考慮均采用溫度≤120℃的熱水,且聚氨酯保溫直埋管耐溫可達120℃,故只討論前兩種直埋方式。
3.1無補償直埋敷設方式
無補償直埋敷設即利用土壤與外套管之間的摩擦阻力固定管道。當土壤與管道的摩擦阻力之和等于或大于管道膨脹力時,管線不再伸長,即可不加補償器,這時管道在熱脹冷縮過程中所產生的位移勢能,被儲存在管道壁上;無補償直埋敷設時,在管道上不用設置補償器、滑動支架、固定支架等管道附件,管道在直管段基本處在停止狀態,而在彎管、出土段等自由端所謂“摩擦長度l”范圍內有位移;依據《集中供熱設計手冊》在交變次數15000次、熱媒允許溫差83℃以內其應力值不會超過許用應力。這種埋設方式適用于95℃以下的低溫供熱管線。岳陽生活小區集中空調水溫為5℃~70℃,可采用無補償直埋敷設方式。
3.2一次性補償直埋敷設方式
這種直埋方式在管道某處設置固定支架及一次性補償器,一次性直埋補償器結構型式見圖1。
圖1一次性直埋補償器結構
其工作原理是將該種產品焊管道上,拆除定位角鋼,把管道加熱到要求的溫度,管道熱伸長,波紋膨脹節補償器被相應壓縮,在此狀態下將補償器外套筒鋸形搭接焊縫焊死,此后補償器成為剛性整體,不再有補償能力。工作中則由管道的拉伸—壓縮彈性變型進行補償。用這種辦法,補償器補償了該段管道在設計溫差下產生的變形總量的一部分,它的作用只使管路工作中拉伸—壓縮的平衡點處于設計溫差下變形總量的中點。使拉伸、壓縮應力基本相等,起降低管路拉伸或壓縮變形應力的作用。一次性補償器適用于工作壓力≤1.6MPa、工作溫度≤120℃的管道,其使用壽命超過30年。
4聚氨酯保溫直埋管道施工注意事項
(1)施工中溝槽要平整,保證槽底干燥,且需要作200mm左右厚的細砂墊層,保溫管兩側及上部至少應覆蓋200mm左右厚的細沙。其目的一是防止硬物損壞保溫外套管,二是利用砂子的流動性,充分填充管道周圍的空隙,以保證足夠的摩擦力。
(2)管道安裝完畢需進行1.5倍工作壓力的水壓試驗,待水壓實驗合格后方可進行接口發泡處理,要保證接口鋼管表面、兩側保溫端面和搭接段外殼表面的水分、油污、雜質和端面保護層去除干凈;接口使用聚氨酯發泡時環境溫度不應低于10℃
(3)一次性補償直埋管線必須要按設計要求進行預熱,預熱至設計溫度時要保證溫度的恒定,并保證到一次性補償器施焊完畢或回填土全部完成方可降溫。
(4)管道進入建筑物、地溝時應加穿墻套管,在出土端設置固定支墩。
(5)回填土要分層夯實。回填土的質量對于管線的安全運行非常重要,一定要給予重視。
5結論
長嶺花園生活小區集中空調系統管網采用聚氨酯保溫直埋管不僅解決了磚砌地溝巖棉保溫管管道腐蝕嚴重、壽命周期短的問題,而且滿足了小區整體規劃及施工場所小、施工周期短的要求;在以后的工程中會得到更廣泛的使用。