俞宙

【摘 要】去年冬季，中國華東區(qū)域出現(xiàn)大面積長時(shí)間極端低溫氣候，出現(xiàn)了較大面積的居民住宅小區(qū)水管凍結(jié)、凍裂現(xiàn)象，極大的影響了住宅小區(qū)的正常供水，并造成了水資源的大量流逝。為避免再次遭遇低溫所造成的自來水供水管道凍結(jié)以及水管凍結(jié)而引起的凍裂問題，從這次事件中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，必須認(rèn)真分析低溫對(duì)居民小區(qū)住宅供水的影響，并及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的防凍措施，從根本上消除隱患，避免相似事件的再次發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】住宅小區(qū)；水道；防凍

0 導(dǎo)言

居民住宅小區(qū)的供水管道在遇到極端低溫氣候（外界環(huán)境平均溫度低于0°C）時(shí)，如無相應(yīng)的防凍保暖包扎或采取其他應(yīng)急措施，極易結(jié)冰。同時(shí)，夜間平均氣溫更低，加之供水管道內(nèi)的水由于少人使用，缺乏流動(dòng)性，更成為供水管道凍結(jié)的多發(fā)時(shí)段，出現(xiàn)居民住戶一覺醒來卻發(fā)現(xiàn)無水可用的窘境。在這種情況下，認(rèn)真分析居民小區(qū)供水管道夜間凍結(jié)的原因，及相應(yīng)的防凍保暖措施的效果，對(duì)于極端低溫下的供水管道凍結(jié)防治有著相當(dāng)積極的意義。

1 夜間低溫對(duì)居民小區(qū)供水管道的影響分析

1.1 夜間低溫對(duì)包扎處理過的居民小區(qū)管道算式建立

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們知道一般越細(xì)的供水管道，越容易結(jié)冰，成為防凍包扎的薄弱緩急。那么通過公式，我們可以看出，在單位長度下，管道厚度不明顯變化的前提下，將供水管道本身視為絕熱層，隨著管道外徑D0的增加，絕熱層外徑D1也會(huì)相應(yīng)增加，而熱損失量缺反而會(huì)減少。同時(shí)，結(jié)冰所需要的熱量隨著管道內(nèi)半徑r的增加而增加。同樣的條件下，供水管道凍結(jié)時(shí)間隨管道內(nèi)半徑r急劇增加。以最不利管段DN20口徑為例，目前，上海地區(qū)主要采取的防凍保暖材料多為黑色NBR/PVC橡膠B1級(jí)發(fā)泡海綿管，厚度為0.9cm。以管長1米的DN20口徑鋼塑復(fù)合管，管道內(nèi)半徑r=0.01m，單位管道長度取h=1m。

單位長度（1m）的DN20供水管道結(jié)冰完全需要的熱量Q熔=106KJ。水結(jié)冰后體積會(huì)進(jìn)行一定的膨脹，膨脹體積約為原體積的1/10，那么管道內(nèi)10/11的水結(jié)冰，管道就可視為凍結(jié)，所需熱量Q凍=96KJ。

1.2 夜間低溫對(duì)經(jīng)過防凍包扎處理過的居民小區(qū)管道的影響分析

可見完好的防凍包扎，可以有效的緩急居民小區(qū)管道凍結(jié)的現(xiàn)象，在極速降溫的情況下，平均氣溫要低于-11.2°C才會(huì)導(dǎo)致管道凍結(jié)。同時(shí)環(huán)境溫度低于零度時(shí)，溫度越高，管道結(jié)冰需要的時(shí)間也就越長。

1.3 夜間低溫對(duì)未經(jīng)過防凍包扎處理過的居民小區(qū)管道的影響分析

對(duì)未經(jīng)過防凍包扎處理過的小區(qū)，同以DN20為例，視其管道為絕熱層，查表取λ鑄鐵=66，λPPR=0.24，鋼塑復(fù)合管/ppr管厚度δ=3*10-3m，管道換熱面積S=π·D1·h=0.082 m2代入公式1，計(jì)算可得未經(jīng)過包扎的1m長DN20鋼塑復(fù)合管道單位時(shí)間換熱量為：

Q/T0=2.4KJ/（°C·h）；未經(jīng)過包扎的1m長DN20的PPR管道單位時(shí)間換熱量為Q/T0=2.4KJ/（°C·h）。不同材質(zhì)的供水管道對(duì)管道換人的影響微乎其微，未經(jīng)過包扎的管道熱損失量約是經(jīng)過包扎供水管道的2.3倍。

2 結(jié)冰對(duì)居民住宅小區(qū)管道的影響分析

2.1 結(jié)冰對(duì)居民住宅小區(qū)管道的影響

根據(jù)大量的報(bào)修記錄顯示，在去年冬季小區(qū)水管報(bào)修中，由于結(jié)冰造成二次停水占據(jù)了相當(dāng)高的比例，各種應(yīng)結(jié)冰造成的水管，水表凍裂，接頭凍開而導(dǎo)致相關(guān)單位不得不應(yīng)急關(guān)閉居民供水等待專業(yè)人員的搶修。

2.2 結(jié)冰對(duì)居民住宅小區(qū)管道的影響的成因

水結(jié)冰后體積會(huì)進(jìn)行一定的膨脹，膨脹產(chǎn)生的壓力約為960～2000kg/cm2，常用供水管道的承壓等級(jí)為16 kg/cm2。顯而易見，想通過改變管道材質(zhì)，提高相應(yīng)物理性能，消除水結(jié)冰后膨脹對(duì)居民住宅小區(qū)管道的影響是不可行的。

3 結(jié)論與建議

3.1 上海市目前采取的黑色NBR/PVC橡膠B1級(jí)發(fā)泡海綿管已經(jīng)可以有效的應(yīng)對(duì)寒潮的突然侵襲，在寒潮來臨之際為應(yīng)急搶險(xiǎn)工作預(yù)留出寶貴的時(shí)間。但在長時(shí)間低溫侵襲的情況下，尤其長時(shí)間平均氣溫跌破冰點(diǎn)不能及時(shí)回暖的情況下，管道依然在不停的進(jìn)行熱量流失這一行為，防凍包扎并不能根治該問題，仍要采取例如進(jìn)行水體流動(dòng)，輔助供熱等其他措施防止管道完全凍結(jié)。同時(shí)，上述計(jì)算結(jié)果是指供水管道完全凍結(jié)所需要的溫度，一旦環(huán)境溫度跌破零度，隨著跌破冰點(diǎn)時(shí)間的逐步增長，供水管道很可能出現(xiàn)部分結(jié)冰的情況。

3.2 本次計(jì)算結(jié)果是在包扎完好的不透風(fēng)條件下得出，實(shí)際操作中門窗未關(guān)好，管道貼著墻壁，彎頭，閥門或其他供水配件處包扎松散、裸露等都會(huì)影響到結(jié)果，大大的增加管道的熱量流失速率，使得完全解凍時(shí)間大大提前。建議上述位置加厚絕熱層，極端氣溫來臨前應(yīng)加強(qiáng)上述部位的巡視工作，避免防凍包扎老化或其他原因造成的裸露，應(yīng)適當(dāng)增加絕熱層厚度或及時(shí)采取其他輔助手段，確保管道處門窗完好密閉。DN20管道作為管道的末梢，居民用水在供水管道的時(shí)間也相對(duì)最長，當(dāng)環(huán)境溫度低于冰點(diǎn)時(shí)，當(dāng)水流到達(dá)該處時(shí)已經(jīng)損失了一部分的熱量，在實(shí)際情況中，-11.2°C的極限溫度只能作為參考值，在寒潮來襲之際，切不可因此掉以輕心，保持水的流通，避免水在低于冰點(diǎn)的環(huán)境下滯留過程時(shí)間能有效的避免水管凍結(jié)。

3.3 目前無法解決管道結(jié)冰造成的物理形變，但選用彈性系數(shù)較大的管材能緩解管道凍結(jié)所造成形變導(dǎo)致的凍裂現(xiàn)象。同時(shí)，在寒潮來臨之際，提醒居民睡前放掉部分管道存水，也能極大的避免這一情況的發(fā)生。

3.4 現(xiàn)在采取的防凍保暖包扎能有效的緩解突發(fā)性低溫侵襲對(duì)供水管網(wǎng)的影響，但是對(duì)于長時(shí)間大范圍的寒冷天氣，目前的防凍措施只能起到延緩供水管道凍結(jié)的作用，卻無法從根本上解決這一現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)對(duì)此類情況建立應(yīng)急預(yù)案。對(duì)供水管道進(jìn)行供熱改造或采取集中式供暖或許能成為根治水管凍結(jié)的有效手段?；蛘撸郊?xì)的管道越容易結(jié)冰的同時(shí)，也就意味著越是大口徑的管道同樣也是越不容易結(jié)冰，同時(shí)大管道中水的停留時(shí)間也相對(duì)較短，受環(huán)境的影響相對(duì)較小，在遭遇長時(shí)間低溫情況下，停止使用小口徑的供水管道末端，采用集中式大口徑管網(wǎng)區(qū)域供水或許也是一種應(yīng)急思路。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]