直埋供熱管道敷設方式節能性分析

梁瑞華

（石家莊華電供熱集團有限公司，石家莊050041）

1 引言

在傳統的城市供熱管網敷設中普遍采用地上敷設方式，其不僅結構簡單、成本低，而且便于后續的維修和養護，但是由于該敷設方式會造成大量的熱能損失，同時影響城市交通，所以在近年來得到了有效的改良和優化。當前我國城市供熱管網敷設主要以地下敷設為主，而根據形式的不同又細分為地溝敷設和直埋敷設兩種，其中前者由于管道埋設于地溝，所以不存在負荷承載，但是由于地溝需要砌筑，工程量較大，以此導致建設周期的延長。而相對比地溝敷設，直埋敷設具有造價低、施工快的特點，特別是在該敷設方式中應用新型的保溫材料，使得供熱過程中熱損失降低最低，因此，直埋敷設方式在實際的城市集中供熱中應用十分廣泛，受到業內人士的高度認可。

2 直埋供熱管道敷設方式概述

2.1 無補償冷安裝

無補償冷安裝作為直埋敷設方式的一種，在實際的應用中起到有效的節能效果。由于該技術主要通過深埋的方式讓管道與土層之間產生摩擦，不需要加入預應力，這使得供熱管道在受熱狀態下產生的熱拉長受到限制[1]。但是由于土壤和管道之間存在一定摩擦，這會造成管道鋪設過程中出現錨固段和滑動段兩種情況，即當管道供熱時，位于錨固段的地方會將熱脹應力全部轉變為溫度應力，如此就造成管道承受在運行狀態下的軸向應力，在實際的計算當中，管道所受的相關應力與溫度變化成正比。反之，對于滑動段的管道，不會像錨固段一樣將熱脹應力全部轉變為溫度應力，所以管道會出現拉長的情況。

2.2 敞溝預熱安裝

相對比前一種敷設方式，敞溝預熱安裝敷設方式首先需要對管道進行預熱處理，在預熱溫度達到標準規范后，進行后續的回填操作，確保敷設工作的有序進行。對于該種直埋敷設方式而言，管道在實際的鋪設中一旦環境溫度和預熱溫度達到相同時，其所受的熱應力會變為0。而如果在這一過程中，環境溫度大于管道預熱溫度時，此時供熱管道會受到一定的壓力，產生負載；當環境溫度低于管道預熱溫度時，此時供熱管道會受到一定的拉力作用。相對比其他敷設方式，敞溝預熱安裝敷設可以有效降低資源消耗，即降低了敷設過程中補償器的使用量，最終有效降低成本投入，同時對比于無補償冷安裝敷設，敞溝預熱安裝使得管道所能承受的應力更大，對于一些直徑較大的供熱管道敷設具有重要的優勢和意義。

3 直埋供熱管道敷設方式節能性探究

3.1 無補償冷安裝節能性分析

無補償冷安裝作為經濟有效的敷設方式，其在實際的應用中具有重要的節能性優勢[2]。在實際的敷設過程中，由于管道所受的熱應力無法全部轉變為溫度應力，此時管道會因為受熱而出現一定程度的拉伸。如果這一溫度變化較大，那么局部的應力值也會隨之增大，此時采用無補償冷安裝敷設可以對波動溫度值進行有效控制，將其限制在規范的標準當中，以確保供熱的安全有序進行。通過相關的計算可知，供熱管道軸向熱應力小于3 倍許用應力，但是大于管道局部屈服應力，所以不能滿足局部屈服的實際要求。由于無補償冷安裝敷設管壁局部屈服的危險性受到溫度上限的影響，所以實際的應用中需要合理控制溫度條件，確保該敷設方式的絕對安全。通常情況下，當溫度處于110℃時，可以降低管壁局部屈服的危險性，同時滿足管道敷設的節能性要求。

3.2 敞溝預熱安裝節能性分析

從上述分析可知，敞溝預熱安裝敷設方式可以有效節省預熱管道的補償器，以此大大降低了工程成本投入。根據實驗分析可知，敞溝預熱安裝的最大壓應力為無補償冷安裝壓應力的1/2，同時管壁局部屈服的危險性大大降低，這對于大口徑供熱管道安裝而言提供了巨大的便利和優勢。但是需要注意的是，敞溝預熱安裝過程中最大壓應力與溫度之間還是存在一定的關系，因此，也不可避免地存在最高溫度值[3]。總體而言，敞溝預熱方式對大管徑或小管徑的供熱管道普遍適用，同時在滿足管道局部不失穩的情況下，需要校合管道的壁厚，預熱安裝時管道的壁厚也比冷安裝的要求低。

4 結語

綜上所述，當前我國城市供熱管道敷設中主要以直埋敷設為主，而對于該敷設方式而言，由于種類較多，通常應用比較廣泛的有無補償冷安裝和敞溝預熱安裝兩種。在實際的應用中，除了要考慮各自的優勢和特點外，還需要合理地分析每一種敷設方式的節能性要求，確保在符合既定要求的基礎上有效滿足節能性需求，最終為促進我國城市集中供熱水平奠定基礎。