減少集中供熱管網(wǎng)熱損失的分析

文/張偉 遼寧省城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計院 遼寧沈陽 110000

減少集中供熱管網(wǎng)熱損失的分析

文/張偉 遼寧省城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計院 遼寧沈陽 110000

本文主要從集中供熱管網(wǎng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用存在的問題及影響因素兩方面的分析結(jié)論，思考了集中供熱管網(wǎng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的方案，以期為廣大供熱企業(yè)提供幫助。

集中供熱管網(wǎng)；節(jié)能；措施

1、集中供熱管網(wǎng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1.1集中供熱管網(wǎng)總體設(shè)計不夠合理規(guī)范

目前，高溫?zé)崴泄嵋廊皇菬犭娐?lián)產(chǎn)的主力，承擔(dān)城鎮(zhèn)集中供熱重擔(dān)的還是鍋爐房。在此基礎(chǔ)上，燃氣、電能、中央空調(diào)供熱為城鎮(zhèn)供熱提供了大量輔助。但是整體來說，整個城鎮(zhèn)集中供熱管網(wǎng)總體設(shè)計還是存在問題，主要表現(xiàn)在兩個方面，一方面管網(wǎng)輸送的效率不高，另一方面供熱質(zhì)量不高。熱輸送效率不高主要形成原因排除保溫?zé)釗p失外，還存在泄漏和失調(diào)問題，尤其是熱失。調(diào)損失更是主要的因素。這個因素還是造成供熱質(zhì)量不高的罪魁禍首。

1.2集中供熱管網(wǎng)使用的材質(zhì)價差

隨著技術(shù)的發(fā)展，在集中供熱管網(wǎng)設(shè)計時需要采用很多管材，各種管材的價差是一種不確定的交易成本。管材供應(yīng)商會依照其存貨成本、逆向選擇成本、訂單處理成本來提供報價，而在施工單位方面，管材價差由執(zhí)行成本、訂單處理成本、逆向選擇成本組成。因此，在集中供熱管網(wǎng)使用的材質(zhì)成本方面，存在極大的不確定性。以目前較為流行的低溫式熱水地板式采暖技術(shù)看，在一套建筑面積80 ㎡-1OO㎡的住房中，采用這種采暖工藝，基礎(chǔ)配置報價都在20000元以上，更加高檔的配置近30000元。在市場環(huán)境的影響下，這些價格還極有可能變動。

2、現(xiàn)狀調(diào)研及分析

通過對某市現(xiàn)有城市集中供熱管網(wǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，管網(wǎng)敷設(shè)方式主要有地溝、架空、綜合管廊、直埋四種敷設(shè)方式。直埋管道因管道采用新型保溫材料，工作狀況比較好。但采用巖棉或珍珠巖瓦保溫材料的地溝和架空管道保溫脫落嚴重，通過近幾年的普查發(fā)現(xiàn)，其脫落造成的熱損失較為嚴重，經(jīng)濟損失也相當(dāng)大。有效降低管溝內(nèi)管道的表面接觸溫度，其節(jié)能降耗潛力巨大。通過對某市供熱管網(wǎng)現(xiàn)有運行工況分析，粗略估計某市熱力管網(wǎng)熱損失約達10%，遠高于發(fā)達國家3%的熱損失指標(biāo)要求。故分析管網(wǎng)現(xiàn)有狀況，找出影響管網(wǎng)熱損耗的主要因素，以此為依據(jù)，研究制定減少管網(wǎng)熱損耗的方案具有實際意義。在對管線保溫材料類型、保溫狀況（保溫工作是否良好）、管線外表面溫度、小室與地溝溫度、濕度、裸露附件表面溫度余熱損耗以及固定支架與管線接觸部位熱損耗等方面的調(diào)研分析中發(fā)現(xiàn)，目前一次管網(wǎng)地溝管道的保溫主要采用珍珠巖瓦、高溫玻璃棉以及聚氨酯泡沫；保溫狀況不理想以汽網(wǎng)管線最為典型。通過對汽網(wǎng)的實測發(fā)現(xiàn)，汽網(wǎng)保溫表面溫度一般均在80℃左右，裸露附件表面溫度均在100℃以上，致使汽網(wǎng)高溫、干熱，運行人員無法進行基本的維護運行。

3、保溫材料性能對比分析

3.1保溫材料的性能介紹

3.1.1巖棉

巖棉保溫纖維長度一般小于4.0cm，渣球含量在10%～30%之間，巖棉纖維平均直徑大于10μm，在產(chǎn)品密度：100kg/m3～200kg/m3之間。這類保溫材料成型時要加入有機樹脂做粘結(jié)劑，而這類樹脂在溫度超過177℃時開始分解。保溫材料因纖維長度太短，渣球含量高，失去粘結(jié)劑后，保溫材料其自身的強度太低，加上密度高，位于熱網(wǎng)管道上端及左右側(cè)的渣球、短纖維開始逐漸下垂，導(dǎo)致管道上部保溫層外部的溫度越來越高，左右側(cè)保溫層外部的溫度也逐漸升高，管道上半部分保溫性能急劇惡化，熱損失很大。

3.1.2水泥珍珠巖

20世紀70年代建設(shè)的供熱管道多選用水泥珍珠巖瓦材料保溫，該材料導(dǎo)熱系數(shù)低于泡沫混凝土。水泥珍珠巖是無機保溫材料，耐老化，具有良好的保溫效能，耐火性強，環(huán)保性好，施工方便等特點，但其在施工和搬運過程中易碎。水泥珍珠巖相比于巖棉和聚氨酯其重量較大，管溝潮濕或受外來水浸泡后容易發(fā)生保溫脫落。

3.1.3聚氨酯保溫

聚氨酯保溫密度大于60kg/m3，保溫老化前導(dǎo)熱系數(shù)小于0.033W/mK，保溫抗壓強度大于0.3MPa，在沸水中浸沒90分鐘后，吸水率不大于原體積的10%。聚氨酯保溫為閉孔結(jié)構(gòu)，具有絕熱效果好、重量輕、比強度大、施工方便等優(yōu)良特性，同時還具有隔音、防震、電絕緣、耐熱、耐寒、耐溶劑等特點.聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)比于巖棉和水泥珍珠巖分別低50%和60%，但聚氨酯保溫不能長期耐受150℃以上的高溫。

3.2保溫材料的對比分析

選取DN1000和DN800兩種管徑的管道，分別采用巖棉、水泥珍珠巖瓦和聚氨酯的保溫材料，在不考慮鋼管，只考慮防腐、保溫和防護的基礎(chǔ)上，在管網(wǎng)供水溫度為140℃的情況下，表面溫度達到設(shè)計要求低于50℃時，選取各種管徑保溫實際厚度，進行巖棉和水泥珍珠巖瓦兩種傳統(tǒng)材料與聚氨酯保溫材料（預(yù)制復(fù)合保溫管）的對比分析。

3.2.1導(dǎo)熱系數(shù)比較

在管網(wǎng)供水溫度為140℃的情況下，聚氨酯保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)最低，其保溫性能明顯由于巖棉和水泥珍珠巖

3.2.2工程造價比較

以DN1000管線為例進行工程造價對比，以管線運行使用25年為計算基礎(chǔ)，進行保溫材料的保溫厚度、保溫防腐造價、使用壽命、25年內(nèi)保溫更新次數(shù)和25年內(nèi)保溫工程總投資進行對比分析可以發(fā)現(xiàn)，綜合考慮保溫更換次數(shù)和工程總投資情況，巖棉和水泥珍珠巖的工程總投資分別是聚氨酯預(yù)制復(fù)合保溫管工程總投資的2.4倍和2.1倍。聚氨酯保溫地溝管雖然先期建設(shè)使用費用略高，但聚氨酯預(yù)制復(fù)合保溫管防水性能好，在有溝敷設(shè)的情況下，其良好的外殼防水性，能保證聚氨酯保溫的良好運行，同時能避免土建結(jié)構(gòu)滲漏造成的局部腐蝕，延長管道的使用壽命。

3.2.3節(jié)熱量對比分析

分別選取DN1000和DN800的管道進行對比分析，在達到同樣保溫效果的情況下，聚氨酯泡沫保溫厚度為水泥珍珠巖和巖棉保溫

厚度的一半，通過實驗對比發(fā)現(xiàn)，聚氨酯泡沫節(jié)約的熱量效果顯著。

3.3對比結(jié)果

通過對比分析可以看出，聚氨酯保溫與傳統(tǒng)珍珠巖和巖棉管道保溫相比，具有熱損失小、運行維護工作量少、密封防水效果好、施工便捷，綜合工程造價低等優(yōu)勢，通過預(yù)制附件的聚氨酯保溫瓦，也能快捷有效地對小室附件進行保溫，降低小室內(nèi)的設(shè)備熱損失。

結(jié)語：

綜上所述，城市集中供熱事業(yè)符合國家節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，我國相關(guān)職能部門要對城市集中供熱系統(tǒng)的建設(shè)進行指導(dǎo)，要求城市管網(wǎng)建設(shè)進行多網(wǎng)合并，推進落實資源整合，城市市政部門也要對現(xiàn)有供熱設(shè)施進行改造，提高供熱系統(tǒng)的熱能效率，在不斷滿足城市居民的用熱要求的同時實現(xiàn)資源的有效節(jié)約及環(huán)境的有力改善，提高城市供熱的可持續(xù)發(fā)展。

［1］張立啟.城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)及熱力站控制系統(tǒng)的研究［D］.太原理工大學(xué)，2014.

［2]趙明.集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問題初探[J].民營科技，2014，(4):26