郭寶忠

一、前言

聚乙烯(PE)燃?xì)夤艿酪云渚哂心透g(不需防腐)，柔韌性好(可蜿蜒敷設(shè)、抗震、抗沉降，具易繞過(guò)障礙物)施工簡(jiǎn)單，安裝方便，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)良性能，正被全國(guó)各地燃?xì)夤緩V泛使用。

福州市煤氣公司自1998年起，在城區(qū)燃?xì)夤芫W(wǎng)敷設(shè)中開始大量采用聚乙烯燃?xì)夤艿?。?duì)于低壓、小管徑的庭院燃?xì)夤軇t要求全部采用聚乙烯管敷設(shè)。設(shè)計(jì)、施工中我們嚴(yán)格遵照《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》(1)(CJJ63-95)及《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(2)(GB50028-93)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工。幾年以來(lái)，我們發(fā)現(xiàn)相對(duì)于鋼管燃?xì)夤艿?。聚乙烯燃?xì)夤艿涝诜笤O(shè)過(guò)程中充分展現(xiàn)了其施工簡(jiǎn)單、安裝方便的特點(diǎn)，大大提高了燃?xì)夤艿朗┕さ乃俣取?/p>

但同時(shí)我們?cè)趫?zhí)行CJJ63-95表23.2時(shí)碰到了困難。這其中主要問題是CJJ63-95中規(guī)定聚乙烯燃?xì)夤艿琅c溫度小于150°C的直埋供熱管道的水平凈距不應(yīng)小于3.0米。

在實(shí)際的庭院管敷設(shè)中，我們發(fā)現(xiàn)要做到聚乙烯燃?xì)夤芘c小區(qū)內(nèi)溫泉管的水平凈距符合CJJ63-95中表2．3.2要求，難度相當(dāng)大。為此本文將結(jié)合福州實(shí)際情況，分析庭院聚乙烯燃?xì)夤芘c溫泉管水平安全凈距問題。

二、規(guī)程中熱力管與庭院溫泉管的差異

從《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》(CJJ63-95)中第2．3．2條的條文說(shuō)明中我們了解到，聚乙烯燃?xì)夤艿琅c直埋供熱管之間水平凈距是根據(jù)供水管管徑D_N=630，水溫_T=150°C；回水管管徑D_N＝630，水溫_T=70°C，兩管中心距1．11米，管中心埋深1．7米的條件下，用《傳熱學(xué)》中源匯法經(jīng)電子計(jì)算機(jī)導(dǎo)出的。可以看出條文內(nèi)所述的供熱管顯然是指供熱干管。這與庭院溫泉管線的條件是有很大差異的。其表現(xiàn)為：首先庭院溫泉管線的管徑一般都不會(huì)很大，以D_N80,D_N100的居多；其次，庭院溫泉管所輸送的介質(zhì)為地?zé)崴責(zé)崴疁囟榷疾怀^(guò)100°C，各地雖不相同，但相差不多，如福州市地?zé)崴疁囟葹?0°C～100°C，西安市地?zé)崴疁囟葹?0°C～97°C(3)。

而在實(shí)際應(yīng)用中一般輸送到各小區(qū)庭院溫泉管內(nèi)的地?zé)崴疁刂灰_(dá)到60°C～75°C，即可滿足要求，所以我們有必要根據(jù)庭院溫泉管的實(shí)際情況確定庭院溫泉管與聚乙烯燃?xì)夤芮袑?shí)可行的水平安全距離。

三、庭院溫泉管對(duì)周圍土壤溫度的影響

我們知道對(duì)于埋地庭院溫泉管道，其熱量損失跟環(huán)境溫度與土壤的熱阻有著直接的關(guān)系。

根據(jù)福爾赫蓋伊默傳熱學(xué)理論公式(4)土壤的熱阻可以表示為：

根據(jù)分析需要，我們對(duì)(1)式進(jìn)行簡(jiǎn)化，由于庭院溫泉管敷設(shè)的溫泉管管徑以D_N80，D_N100居多，相對(duì)于庭院溫泉管的埋深則有H／dz<2而當(dāng)H／dz≥2時(shí)，(1)式土壤熱阻公式可簡(jiǎn)化為

那么對(duì)于無(wú)溝直埋敷設(shè)單根帶保溫層庭院溫泉管的熱損失可表示為

同樣的，對(duì)于庭院直埋溫泉管，其對(duì)周圍土壤的熱傳導(dǎo)，可視為圓筒壁熱傳導(dǎo)。則其導(dǎo)熱速率方

四、計(jì)算

以下我們結(jié)合福州地區(qū)環(huán)境氣候條件，及庭院溫泉管的具體作法分析在極端氣候條件下，庭院溫泉管周圍的土壤溫度情況并結(jié)合《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》CJJ63-95要求探討庭院聚乙烯燃?xì)夤芘c溫泉管的水平安全凈距。

由于福州地區(qū)屬亞熱帶海洋性氣候，其年平均氣溫為20.1°C·21．°C，極端最高氣溫為41．7°C(6)，極端最低氣溫為3．8°C。而且福州地區(qū)地?zé)豳Y源豐富，分布范圍廣泛，眾多小區(qū)庭院內(nèi)敷設(shè)有庭院溫泉管線，庭院溫泉管線在福州多采用DN80、DNl00不銹鋼管敷設(shè)；外覆50毫米厚聚苯乙烯保溫層，庭院溫泉管埋深為1米，水溫60°C～75°C。

結(jié)合以上情況我們?nèi)=75°C；DW=0.05米；DZ=0.1米；H=1.0米并查相關(guān)資料(5)得：

土壤導(dǎo)熱系數(shù)λ_T=0.6978～0.934w/(_M.℃)

我們?nèi)ˇ?sub>T=0.9304_W/(_M.℃)

下面我們來(lái)分析福州地區(qū)極端氣溫情況下，庭院溫泉管周圍土壤溫度情況：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果知，當(dāng)極度端環(huán)境溫度為3.8℃時(shí)，庭院溫泉管保溫層外表面溫度_TB=8.9℃

經(jīng)過(guò)以上計(jì)算可知，當(dāng)極端環(huán)境溫度為41．7°C時(shí)，庭院溫泉管保溫層外表面溫度為44．1°C，離DNl00外覆50毫米厚保溫層溫泉管中心772毫米處土壤溫度為40℃。

五、結(jié)果分析

以上我們就福州極端的氣溫條件下，庭院溫泉管道周圍的土壤溫度情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，現(xiàn)結(jié)合福州市聚乙烯燃?xì)夤艿涝谕ピ盒^(qū)內(nèi)敷設(shè)情況、管材選用及壓力級(jí)制分析確定庭院燃?xì)夤芘c溫泉管安全凈距。

1、由于目前福州地區(qū)采用的聚乙烯燃?xì)夤艿朗荘E80級(jí)別，SDRll系列的聚乙烯管道，根據(jù)CJJ63-95中表2．1．4規(guī)定，該系列聚乙烯燃?xì)夤艿涝诠ぷ鲏簽?．1MpA情況下，其允許工作溫度范圍為-20°C～40°C。

2、結(jié)合福州實(shí)際作法，我們知道無(wú)論是目前液化石油氣混空氣供氣，還是著眼于未來(lái)的天然氣供氣，庭院燃?xì)夤艿赖墓ぷ鲏毫Χ贾荒苄?．1M_pA，所有以SDRll系列聚乙烯管作庭院燃?xì)夤苁沁m宜的，安全的。

3、從以上計(jì)算分析看，在福州冬季的極端氣溫條件下，庭院溫泉管道的周圍土壤溫度不會(huì)出現(xiàn)不利于聚乙烯燃?xì)夤艿拦ぷ鞯沫h(huán)境溫度，即，<-20°C，而對(duì)于夏季的極端氣溫條件，只要距DNl00溫泉管外壁722毫米外就會(huì)出現(xiàn)有利于聚乙烯燃?xì)夤艿婪笤O(shè)的環(huán)境，即_T<40°C。

所以在實(shí)際應(yīng)用中，綜合以上三點(diǎn)并與現(xiàn)行《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50028-93)中表5．3．1—1中低壓燃?xì)夤芘c熱水管水平凈距為1．0米口徑保持一致，我們確定在庭院聚乙烯燃?xì)夤艿朗┕ぶ腥【垡蚁┤細(xì)夤芘c庭院溫管泉的水平安全凈距為1米。

六、結(jié)語(yǔ)

聚乙烯燃?xì)夤艿缿?yīng)用近幾年在全國(guó)各地得到了快速的發(fā)展，作為一種高分子合成材料，聚乙烯對(duì)溫度是比較敏感的?！毒垡蚁┤?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》CJJ63-95中表2、3、2—1的規(guī)定也正是考慮到聚乙烯對(duì)溫度的敏感性做出的。但由于中國(guó)南北地區(qū)的氣候地理及具體供熱管線做法存在著很大的差異，造成聚乙烯燃?xì)夤苤車沫h(huán)境溫度有較大的不同。所以在具體的設(shè)計(jì)、施工中我們應(yīng)結(jié)合本地區(qū)、本區(qū)域具體環(huán)境氣候條件，在工程計(jì)算可以接受范圍內(nèi)，簡(jiǎn)化計(jì)算方法，結(jié)合《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》CJJ63-95中表2．1．4規(guī)定具體分析、確定聚乙烯燃?xì)夤芘c周圍熱力管道的水平安全凈距，以指導(dǎo)本地區(qū)聚乙烯燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)、施工。