保温材料对供热管道节能效果的影响

论坛・节能与环保保温材料对供热管道节能效果的影响口文／师涌江周福顺刘焱刘丽莉随着建筑能耗的迅速增加和国家对节能工作的进一步重视，占建筑能耗４０％的供热系统的节能问题也提上了重要议事日程。国家要求新建建筑必须按照节能标准建设，为适应这一形势，建设部计划了专项材料，金属保护层结构简单、美观，使用寿命长，但造价高，易腐蚀，多用于地上敷设管道；毡布类保护层要采用有良好防水性能和易于施工的材料如玻璃丝布、玻璃钢、沥青油毡等，可用于室内管道，但不美观，大量用于管沟、管井内的管道。保温层由保温材料构成，是实现保温、隔热的主要组成部分和保温结构的主体，保温材料具有导热系数小（平均工作温度下的导热系数值小于０．１２Ｗ／ｍＫ）、重量轻（密度要小于４ＯＯｋｇ／ｍ课题对供热系统优化规划、建设、运行管理进行研究。供热系统的运行除遵循供需平衡关系外，供热管道保温厚度的计算是否合理，也直接影响着供热效果、‘能量节约、工程使用寿命等多方面效益。实现供热系统节能目标的重要途径之一，是敷设厚度合理的管道保温层。实践证明，采取有效保温措施后，供热系统的热损失可减少９０％以上，而良好保温的关键是选择合适的保温材料和经济（最佳）保温厚度。３）、有一定的机械强度（制成硬质成型制品，其抗压强度不应小于３００ＫＰａ，半硬质的保温材料压缩１０％时的抗压强度不应小于２００ＫＰａ）、吸水率小、腐蚀性小的性质。保温材料的制备与选择除应注意这些特性外，还要考虑易于安装、造价低、使用期长等因一、保温材料保温隔热结构由防腐层、保温层和保护层组成。管道经受工作介质的内腐蚀和大气、土壤等环境的外腐蚀，影响了管道系统的正常运行和使用寿命，须增设防腐层。保护层的作用是防止保温层受到机械碰撞时破损，防止水分侵入保温层降低其性能，美化保温管的外观。保护层通常采用金属或毡布类材料。金属保护层可采用镀锌钢板、普通薄钢板及铝合金板等素。保温材料都是孔隙多、相应地体积质量（也称“密度”）轻的材料，根据这一特点，除利用天然材料，如石棉等外，还可以人为地增加材料的孔隙以提高保温能力，例如微孔硅酸钙、泡沫塑料和加气混凝土等。但是，密度轻到一定程度后。小的孔隙会连成沟道或者较大的孔隙，引起孔隙内的空气对流作用加强，孔隙壁间的辐射亦有所加强，反而会使导热系数升高，降低保温效果。另外，多・舛・中国连撕万方数据２００８年第７期孔材料的导热系数受湿度的影响很大，由于水分的渗入，替代了相当一部分空气，而且更主要的是水分将从高温区向低温区迁移而传递热量。因此，湿材料的导热系数比干材料和水都要大。例如，干砖的导热系数为０．３５Ｗ／（Ⅲ・Ｋ），水的导热系数０．６Ｗ／（Ⅲ・Ｋ），而湿砖的导热系数高达１．０ｗ／（ｍ・Ｋ）左右。所以，对建筑物的围护结构，特别是冷、热设备的保温层，都应采取防潮措施。分析保温材料的导热性能时，还应区分各向同性材料和各向异性材料。例如，木材沿不同方向的导热系数不同，沿纤维方向导热系数的数值要比垂直纤维方向的数值高一倍；羽纤维、树脂等增强、粘合的复合材料均是各向异性材料。保温材料种类繁多，目前常用的有膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、岩棉、矿渣棉、玻璃棉、微孔硅酸钙，泡沫混凝土、聚氨酯等。它们可以制成板材和管壳，有的也可制成卷毡等。采用的施工安装方法也因所用保温材料的特性、形状的差异而不同，可分别采用涂抹式（将不定型的保温材料加入粘合剂等用水拌合成塑性泥团，分层涂抹于需要保温的管道表面后形成保温层的保温方法）、缠绕式（用绳状或片状的保温材料缠绕捆扎在管道上形成保温层的保温方法）、填充式（将松散的或纤维状保温材料，填充于管道外围特制的壳体或金属网中或直接填充于安装好管道的地沟或沟槽内形成保温的保温方式）、灌注式（将流动状态的保温材料，用灌注方法成型硬化后，在管道外表面形成保温层的保温方法）、喷涂式（利用喷涂设备，将保温材料喷射到管道表面上形成保温层的方法，无机保温材料和泡沫塑料等有机保温材料均可用喷涂法施工，其特点是施工效率高，保温层整体性好）等。近年来生产的预制保温管（聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管）性能好，施工安装进度快，很有市场前景。随着科学技术的进步和新型材料技术的发展，性能优良的新型保温材料也不断出现（如可用于管道保温的光滑防潮贴面、增强铝箔ＦＳＫ和无贴面的玻璃纤维保温套管、管壳、隔热板、万方数据论坛・节能与环保离心玻璃棉制成的各种板材与卷毡等），同时新型材料技术的发展也为确定管道保温的设计与施工方案提供了更多途径。二、管道保温材料的临界厚度和经济厚度经济保温厚度是在综合考虑了保温材料价格、使用寿命、散热损失等因素后计算得出的厚度。理论研究和实践表明，管道保温效果是由保温材料的导热热阻与外侧空气对流换热热阻之和的大小决定的。导热热阻随着保温厚度的增加而增大，相反，对流换热热阻却随着保温厚度的增加而减小。只有导热热阻的增加大于对流换热热阻的减小时，保温材料才发挥作用，否则，就会出现管道敷设了保温材料，反而会增大热损失的现象。保温材料导热热阻的增加等于对流换热热阻减小时的厚度称作临界厚度。只有在未包保温层之前、裸管外直径已超过了与临界厚度相对应的临界保温直径的情况下，包上保温材料才能使冷热损失减小。管道保温热力计算的任务主要分为两类。一类是给定保温层厚度后计算管道的热损失、工作介质的温度降，管道表面温度或环境温度（如管沟内温度等）；另一类是根据技术经济条件或限定管道热损失、工作介质温度降和管道表面温度，反过来确定所需保温层厚度。在工程中还根据一些标准，如《设备及管道保温技术通则》、《设备及管道保温设计导则》和《民用建筑节能设计标准》中的规定来计算管道的经济厚度、节能要求的保温厚度或控制最大热损失。另外，对冷热媒管道还应限制其表面温度，以防结露或烫伤人员。三、经济保温厚度的确定原则选择合适的保温材料、增加保温厚度，可以减少热损失、降低管道外表面温度，与不加保温比较，会增加初投资的费用。根据全年管道运行时２００８年第７期中国遣前・９５・万方数据保温材料对供热管道节能效果的影响

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：

师涌江， 周福顺， 刘焱， 刘丽莉

师涌江,刘丽莉(河北建筑工程学院)， 周福顺(河北省省直建房办)， 刘焱(张家口市建筑勘察设计院)

中国建材

CHINA BUILDING MATERIALS2008，(7)0次

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