賀 璠， 張 蓉， 于雅澤

(中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司 第六設(shè)計(jì)研究院， 天津 300381)

1 熱水管道傳統(tǒng)支架形式及熱損失分析

綜合管廊內(nèi)熱水管道支架主要有3種形式：固定支架、導(dǎo)向支架及滑動支架，其中，滑動支架數(shù)量約占支架總數(shù)量的80%，因此，有效減少滑動支架管托處的散熱損失，就可以減少熱水管道的整體散熱損失。傳統(tǒng)滑動支架管托做法是，在施工現(xiàn)場將需要設(shè)置滑動支架的管道部位剔除一部分外護(hù)管和保溫層，將滑動支架管托上的弧形墊板與工作鋼管直接焊接后，再進(jìn)行現(xiàn)場保溫。傳統(tǒng)滑動支架管托見圖1。

圖1 傳統(tǒng)滑動支架管托

由于工作鋼管和滑動支架管托直接焊接，因此，這種結(jié)構(gòu)形式必然存在熱橋，熱量從工作鋼管通過管托傳到綜合管廊內(nèi)，綜合管廊內(nèi)熱水管道大部分熱損失都來自于滑動支架管托的熱橋損失。利用ANSYS10.0軟件對熱水管道采用傳統(tǒng)管托結(jié)構(gòu)建模進(jìn)行分析，結(jié)果表明，對于DN 1 400 mm的熱水管道，壁厚為14 mm，聚氨酯保溫層厚度為82 mm，熱導(dǎo)率為0.033 W/(m·K)，當(dāng)采用傳統(tǒng)管托形式時(shí)，單位長度保溫管道的散熱量為1 059.4 W/m，而對于不設(shè)置管托的DN 1 400 mm的熱水管道，因其具有完整的保溫層結(jié)構(gòu)，其單位長度保溫管道散熱量為227.8 W/m，僅為設(shè)置滑動支架保溫管道的21.5%。

為了減少綜合管廊內(nèi)熱水管道的散熱損失，建議滑動支架管托采用隔熱形式。常見的隔熱管托有管夾式隔熱滑動支架管托和預(yù)制隔熱滑動支架管托兩種形式，以下分析兩種形式的適用條件。

2 隔熱滑動支架管托形式選擇

2.1 管夾式隔熱滑動支架管托

2.1.1 管夾式隔熱滑動支架管托選型

管夾式隔熱滑動支架管托見圖2。

圖2 管夾式隔熱滑動支架管托

滑動支架的管托不與預(yù)制保溫管的工作鋼管直接焊接，而是以管夾的形式替代傳統(tǒng)的弧形墊板直接與預(yù)制保溫管的外護(hù)管通過螺栓固定。與傳統(tǒng)的滑動支架管托形式相比，避免了管托與工作鋼管直接焊接，安裝時(shí)不需要破壞預(yù)制保溫管道外護(hù)管及保溫層，避免了滑動支架管托處熱橋的發(fā)生。

2.1.2 管夾式隔熱滑動支架管夾尺寸確定

首先根據(jù)GB 50316—2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》(2008年版)第10.2.7條，綜合強(qiáng)度條件和剛度條件，確定管道滑動支架最大間距后，再結(jié)合預(yù)制保溫管的保溫材料抗壓強(qiáng)度，確定管夾的結(jié)構(gòu)尺寸。

采用管夾式隔熱滑動支架時(shí)，為了確保預(yù)制保溫管工作鋼管和管夾之間的保溫層材料不被破壞，管夾寬度應(yīng)滿足一定的要求。下面以預(yù)制鍍鋅鋼板外護(hù)聚氨酯保溫管為例，計(jì)算管夾的最小寬度。預(yù)制鍍鋅鋼板外護(hù)聚氨酯保溫管結(jié)構(gòu)形式為工作鋼管+聚氨酯保溫層+鍍鋅鋼板外護(hù)管三位一體的保溫管道。

GB/T 29047—2012《高密度聚乙烯外護(hù)管硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管及管件》第5.4.5條規(guī)定：聚氨酯泡沫塑料壓縮強(qiáng)度不應(yīng)小于0.3 MPa，但考慮到實(shí)際工程材料良莠不齊，保溫管件實(shí)際壓縮強(qiáng)度難以判定，為了確保安裝后管道安全運(yùn)行，考慮2倍的安全裕度，計(jì)算管夾最小寬度b。

預(yù)制保溫管外護(hù)管與管夾接觸面積，按式(1)計(jì)算[1]。

(1)

式中A——管夾與管道外護(hù)管允許接觸最小面積，m2

q——管道單位長度載荷，N/m

Lm——滑動支架最大間距，m

σj——聚氨酯保溫材料最小壓縮強(qiáng)度，Pa

管夾最小寬度按式(2)計(jì)算。

(2)

式中b——管夾允許最小寬度，m

Dw——鍍鋅鋼板外護(hù)管外直徑，m

通過公式(1)和(2)計(jì)算得到，不同管徑情況下，管夾式隔熱滑動支架管夾的最小寬度，見表1。

從表1可以看出，管夾最小寬度隨預(yù)制保溫管道工作鋼管公稱直徑增大而增大，當(dāng)公稱直徑增大到DN 700 mm時(shí)，管夾最小寬度b等于0.512 m，此時(shí)由于管夾過寬，會相應(yīng)增加施工安裝難度。為了減小單個(gè)管夾寬度，對于DN 700～900 mm的熱水管道,可以將隔熱支架管托形式改為雙管夾形式，見圖3，管夾寬度計(jì)算方法同單管夾。

2.2 預(yù)制隔熱滑動支架管托

對于DN 1 000 mm及以上的大管徑預(yù)制保溫管道，為了降低熱損失，降低現(xiàn)場施工難度，還可以選擇預(yù)制隔熱管托。預(yù)制隔熱滑動支架管托的結(jié)構(gòu)是將工作鋼管、保溫層、外護(hù)管及滑動支架管托底座在工廠預(yù)制為整體，保溫層一般采用氣凝膠和聚氨酯復(fù)合保溫材料，并在管托底座內(nèi)填充聚氨酯保溫材料以減小管道熱量傳導(dǎo)到滑動支架管托。預(yù)制隔熱滑動支架管托為工廠預(yù)制成品件，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)熱水管道工作鋼管管徑、壁厚、支架間距、供回水溫度等設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行選型，并滿足T/CDHA1—2019《架空和綜合管廊預(yù)制熱水保溫管及管件》的相關(guān)規(guī)定?，F(xiàn)場安裝時(shí)可將預(yù)制管托底座與管道滑動支架連接，兩側(cè)工作鋼管與預(yù)制隔熱管托兩端預(yù)留工作鋼管直接焊接即可，安裝方便，同時(shí)也可以避免破壞原有管道保溫層結(jié)構(gòu)。

表1 管夾式滑動支架管夾最小寬度

圖3 雙管夾式隔熱滑動支架管托

3 結(jié)論

為了減少供熱管道的熱損失，布置在綜合管廊內(nèi)的熱水管道的滑動支架管托應(yīng)選擇隔熱滑動支架管托，隔熱滑動支架管托的形式與管徑規(guī)格有關(guān)。建議DN 600 mm及以下的熱水管道選擇管夾式隔熱滑動支架管托，DN 700～900 mm的熱水管道選擇雙管夾式隔熱滑動支架管托，DN 1 000 mm及以上的熱水管道選擇預(yù)制隔熱滑動支架管托。