供热管网保温层经济厚度的研究

供热管网保温层经济厚度的研究

于雅泽

中国市政工程华北设计研究总院有限公司第六设计研究院天津300074

摘要：分析了直埋热水供热管道的传热特点，根据该特点计算了长输直埋热水管道大管径经济厚度。对长输管网节约能源具有重要的意义，同时也对工程师在今后的长输直埋热水管道保温层厚度计算提供支持。

关键词：直埋热水管道；经济保温厚度

Calculationontheeconomicinsulationthicknessoflong-distanceheatingpipesystem

YUYaze

Abstract：thisessayanalyzestheheattransfercharacteristicsofthedirectburiedhotwaterheatingpipe.Accordingtothischaracteristic，theeconomicalthicknessofthelargepipediameterofthelong-distancedirect-buriedhotwaterpipeiscalculated.Itisofgreatsignificancetosavingenergyinthelong-distancepipelinenetwork，andalsosupportstheengineersinthecalculationofthethicknessofthelong-distancedirect-buriedhotwaterpipeinsulation.

Keywords：thedirectlyburiedhot-waterheatingpipe

economicinsulationthickness

1概述

近几年的北方集中供热迅速发展，供热面积超过1000万m2的项目已经非常普遍，同时超过2000万m2及以上的项目也陆续增多。随着热电厂上大压小，取代分散燃煤锅炉和城中村的土小锅炉和大温差技术的利用，长距离热水管道输送项目逐渐增多，这些项目特点是主干管管径大，长度长。

2长距离供热的特点

所谓长距离输送是比较以往常规热水管网其总管长不超20km而言。长输项目热源出口的主干管长度往往就超过常规热水管网总长度，管径更大，以便为更多供热面积输送能源。加之大温差供热，更是为长距离输送热量的管网提供经济性。

3本文的目的

管道的保温性能是决定管网热损失的重要因素，直埋管道周围土壤也起到了天然的保温作用，覆土埋深的深浅势必影响管道热量损失；长距离供热热水管网主干管长度超过20km，最高做到的长输项目可以高达70km，如此长度的热水管道保温层厚度比较过去常规项目需要增厚，以便降低能耗。大面积、大口径的长距离热水管网的大区域供热项目，管网损失势必比过去的供热项目更高。另一方面，加厚聚氨酯保温层，是降低长距离热水管网输送过程中散热的有效的措施，但随着保温层厚度的增加，管道保温绝热性能提高，从而降低热损。热量作为一种商品，传输过程中的损耗的降低可以提升业主经济效益；但同时，保温管道建造费用也相应增加。本文通过研究直埋热水管道大口径管网的传热特点，通过计算找到使初投资最小同时热损最低的保温层厚度（经济保温厚度）。研究大管径保温层厚度的计算方法对长输管网节约能源具有重要的现实意义，同时也对工程师在今后的长输直埋热水管道保温层厚度计算提供支持。

4直埋热水管网保温厚度及热损失理论计算

直埋热水管道保温层厚度，采用下面单层保温计算公式[1]。

保温管道一般为单层聚氨酯保温结构，忽略外护套管热阻时，保温层厚度可按下式计算：?

式中δ——保温层厚度，m????????

din，o——保温层外径，m

dste，o——工作钢管外径，m

λsoi——土壤的热导率，W/（m·K）

λin——保温材料的热导率，W/（m·K）

tin，o——保温层外表面控制温度，℃，不超过50℃???

tsoi——土壤环境温度温度，℃

????tste，o——工作钢管外表面温度，℃，取热水的温度???

h1——管道的当量埋深，m

其中：?当h/din，o＜2时，hl=h+（λsoi/α），h为管道的中心埋深，单位为m，α为管道上方土壤的表面传热系数，单位为W/（m2·K），取10～15W/（m2·K），tsoi取地面大气温度。

当h/din，o≥2时，h1=h，tsoi取管道中心埋深度处的土壤自然温度。管网单位长度损失（W/m）如下：

5结论和建议

供回水管道共同布置对保温有有利影响，可以使回水管道经济保温厚度的降低。管道整体保温有局部薄弱环节，因此在长输大管径保温厚度的计算应以经济厚度的基础上向上取值。

本次计算投资年限取30年，是取值设计年限，如DN1600供水管道投资年限取5年则只有65.5mm，长距离管道投资大，在计算保温厚度投资收益时延长年限。

长距离热水输送供热项目在节能减排的影响现阶段逐渐增多，大口径管道的热损不容忽视，在设计之前通过供回水计算温度和管径，结合项目自身特点计算经济保温厚度，为项目自身的经济性和输送效率提供帮助。

参考文献

[1]杨良仲，张连钢，曹宝军，徐善忠，大管径热水直埋供热管道保温层厚度的计算.煤气与热力.2007.2.

[2]《城镇供热直埋蒸汽管道技术规程CJJ104-2005》，p13.

作者简介：于雅泽（1980-），女，天津人，高级工程师（注册公用设备工程师），硕士，从事供热工程的设计、研究及咨询工作。