直埋式保溫管的保溫隔熱材料的性能特點和設計方法

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直埋式保溫管的保溫隔熱材料的性能特點和設計方法
　　 是由輸送介質的內鋼管，外套管和在內鋼管和外套管之間填充的憎水不燃型聚氨酯保溫層緊密結合而制成的整體預制管材，保溫層采用發泡工藝使其和外套管緊密在一起。因為管道直埋，保溫管道直接承受土壤及地面活荷載，同時又受到地下潮氣及地下水侵蝕，因此，保溫直埋管在防水、防腐及機械強度等方面性能都要求較高，因此，僅管道一項直埋管工程造價較高。但因其工程綜合造價較低，施工簡便，和地溝敷設相比，節約土石方工程量、磚砌混凝土工程量，施工工期縮短一半以上。而且實際直埋式保溫管不僅保溫效果好，綜合造價低，而且在嚴格按要求施工的情況下，保溫管經六年實物解剖分析和人工老化試驗證實使用壽命在15年以上，而地溝敷設保溫管保溫材料為巖棉或離心棉一般3-5年需更換一次。綜上所述，直埋保溫管道在保溫性能，初投資，施工條件，維護工作量及日常運行費上均有較大優勢。
　　直埋式保溫管的設計：
　　因本工程空調用熱水的最高溫度為60℃，最低溫度為7℃，因此直埋管道承受的應力不會太大。一般直埋管道材料為20號無縫鋼管或Q235管材，在15℃以上的溫度下安裝時，直埋敷設供熱管道（<100℃）不用采取任何措施，按無補償安裝形式將管道直接埋設地下，管道就可達到安全運行。因此對于區域供冷供熱（<100℃的水系統）使用無補償安裝形式將是便捷、安全和經濟的。無補償直埋敷設是利用土壤與外套管之間的摩擦力固定管道。管道敷設完覆土前應預熱管道，管線上無需設補償器，通常也無需設固定支架。為減小工程費用，可在預熱的同時進行水壓試驗。區域供冷供熱的管線特點是管內介質溫度不高（<100℃），工作壓力<1.0MPa，但管線較長，直管段經常長達幾百米。土壤摩擦力遠大于溫度應力，在直管段中間出現“錨固段”，錨固端為危險斷面，要應力驗算使之滿足鋼材許用應力。使用無補償安裝形式的直埋敷設供熱管道的水平彎頭、三通處應力集中。，設計時，應通過應力計算，選擇合適壓力等級的彎頭及三通。一般來說，對空調供回水管道，為保險起見，在選用彎頭和三通時可以考慮采用比管道高一個壓力等級。
　　 安裝完成后．需要對其進行壓力試驗．保證3PE防腐管道安裝的質量。
　　直埋式保溫管性能優勢：
　　1、直埋保溫管的基質為聚氨酯，故不吸水。內部的氣泡也是封閉的，所以不存在毛細現象，也不會滲透。由于這兩點在使泡沫玻璃在大多數物理、化學性能上優于其他任何無機、有機的絕緣材料，因此直埋保溫管是目前最理想的保冷絕熱保溫管。
　　2、直埋保溫管特點2機械強度較高，強度變化與表觀密度成正比。具有優良的抗壓性能，較其他材料更能經受住外部環境的侵蝕和負荷。優良的抗壓性能與阻濕性能相結合，使聚氨酯成為地下管道和槽罐地基最理想的絕熱材料，成為了十二五期間最達標的直埋保溫管。
　　3、直埋保溫管具有很好的絕熱透濕性，因此熱導率長期穩定，不因環境影響發生變化，絕熱性能良好。這些優點導致保溫管能夠長期穩定的使用。
　　直埋式保溫管從其產生的根源和機理無外乎是從直埋熱水管道和管溝發展衍生而來的兩種形式，大致可分為內滑動型和外滑動型。根據固定形式的不同，又可分為：
　　1、內滑動外固定。就是工作鋼管受熱膨脹時，鋼管運動，發生位移，而保溫結構層與外套管成一整體結構，不產生運動。外固定即工作鋼管和外保護管同時固定，在每一段管道和補償器的兩端，都要設兩個很大的鋼筋混凝土支墩，才能保證管道的固定。不設導向支架。外固定因為必須設鋼筋混凝土支墩，所以施工占地大、投資多、工期長，而且支墩又是直埋保溫管道的薄弱部位，該部位易產生"熱橋"，也易出現滲水現象，管道運行不正常時，該部位也易出現事故。特別是對"鋼套鋼"保溫結構，由于溫升引起的外鋼管熱應力特別大，鋼筋混凝土支墩的尺寸也特別大，該部位也更易出現事故。根據外護管的不同，又可分為塑套鋼結構、玻璃鋼套鋼結構和鋼套鋼結構。經過實踐證明，塑套鋼結構已經不適應直埋蒸汽管道的特點，基本上被淘汰。“玻璃鋼套鋼”保溫結構必須采取這種固定形式。
　　2、外滑動內固定。就是直埋保溫管道保溫材料和工作鋼管精密結合，捆綁成一個整體，保溫結構和工作鋼管在管道熱膨脹時同時運動。外套管與保溫結構層之間有10——20mm的間隙，既起到進一步保溫作用，又是排潮的良好通道。工作鋼管與外套管之間每隔一段距離采用一組隔熱導向支架，以減少管道位移時的摩擦力。
　　 一種是由輸送介質的鋼管、防腐外套鋼管以及鋼管與外套鋼管之間填充的超細玻璃棉組合而成，也可采用石墨、硅鈣瓦管殼及填充聚氨酯泡沫復合而成。
　　直埋式保溫管的保溫隔熱材料的性能特點：
　　保溫隔熱材料的導熱性，當材料的兩表面出現溫度差時，熱量自動從高溫的一面向低溫的一面傳導，材料的這種傳遞熱量的性質，叫做導熱性。導熱性一般是用導熱系數來表示。通常說導熱系數越小，保溫隔熱性能越好，具體實驗證明，詳細分析有：材料傳導的熱量與導熱系數、傳導面積、傳熱時間以及兩表面的溫度差成正比，而與材料的厚度成反比。保溫隔熱材料的導熱性能還與材料的材質和密度有關系。不同的材質的保溫隔熱材料有不同的導熱系數，以金屬的導熱系數值最大，非金屬次之，液體較小，氣體更小。同一種材料，內部結構不同，其導熱系數值也大不相同，最大的是結晶結構，微結晶結構次之，玻璃體結構最小。跟密度的關系：實驗表明材料中固體物質的導熱能力比空氣要大得多，故表觀密度小的材料，因其孔隙率大，導熱系數就小。直埋式保溫管的保溫隔熱材料的性能還跟濕度和溫度有關。材料受潮后，其導熱系數就會增加。隨著溫度的升高，其導熱系數也會增加。所以，一般直埋式保溫管的存放以及施工時一定要做好防潮防濕工作。
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