賀 璠， 張 蓉， 于雅澤

(中國市政工程華北設計研究總院有限公司 第六設計研究院， 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)場將需要設置滑動支架的管道部位剔除一部分外護管和保溫層，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，熱導率為0.033 W/(m·K)，當采用傳統(tǒng)管托形式時，單位長度保溫管道的散熱量為1 059.4 W/m，而對于不設置管托的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制保溫管的外護管通過螺栓固定。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，安裝時不需要破壞預制保溫管道外護管及保溫層，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)金屬管道設計規(guī)范》(2008年版)第10.2.7條，綜合強度條件和剛度條件，確定管道滑動支架最大間距后，再結(jié)合預制保溫管的保溫材料抗壓強度，確定管夾的結(jié)構(gòu)尺寸。

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

GB/T 29047—2012《高密度聚乙烯外護管硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料預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度不應小于0.3 MPa，但考慮到實際工程材料良莠不齊，保溫管件實際壓縮強度難以判定，為了確保安裝后管道安全運行，考慮2倍的安全裕度，計算管夾最小寬度b。

預制保溫管外護管與管夾接觸面積，按式(1)計算[1]。

(1)

式中A——管夾與管道外護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度，Pa

管夾最小寬度按式(2)計算。

(2)

式中b——管夾允許最小寬度，m

Dw——鍍鋅鋼板外護管外直徑，m

通過公式(1)和(2)計算得到，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，管夾最小寬度隨預制保溫管道工作鋼管公稱直徑增大而增大，當公稱直徑增大到DN 700 mm時，管夾最小寬度b等于0.512 m，此時由于管夾過寬，會相應增加施工安裝難度。為了減小單個管夾寬度，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，管夾寬度計算方法同單管夾。

2.2 預制隔熱滑動支架管托

對于DN 1 000 mm及以上的大管徑預制保溫管道，為了降低熱損失，降低現(xiàn)場施工難度，還可以選擇預制隔熱管托。預制隔熱滑動支架管托的結(jié)構(gòu)是將工作鋼管、保溫層、外護管及滑動支架管托底座在工廠預制為整體，保溫層一般采用氣凝膠和聚氨酯復合保溫材料，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到滑動支架管托。預制隔熱滑動支架管托為工廠預制成品件，設計人員可以根據(jù)熱水管道工作鋼管管徑、壁厚、支架間距、供回水溫度等設計參數(shù)進行選型，并滿足T/CDHA1—2019《架空和綜合管廊預制熱水保溫管及管件》的相關(guān)規(guī)定?，F(xiàn)場安裝時可將預制管托底座與管道滑動支架連接，兩側(cè)工作鋼管與預制隔熱管托兩端預留工作鋼管直接焊接即可，安裝方便，同時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制隔熱滑動支架管托。