建筑暖通空調管道保溫厚度計算與選擇

劉金玲 南京克來沃美的暖通設備銷售有限公司工程師

1 暖通空調管道保溫厚度的計算

建筑暖通空調管道設計需要多學科相互配合，還要根據不同項目的實際情況進行規范設計。要想準確計算暖通空調管道厚度，應深入研究和分析其計算方法，為正確選擇管道保溫厚度奠定基礎。

1.1 防止制冷設備與管道外結露最小厚度

一般來說，在管道保溫層厚度過薄的情況下，極其容易為結露現象埋下隱患。要想將保溫層的功能充分發揮出來，需要計算保溫層防結露的最小厚度。在具體計算時，應密切聯系管道的形狀。其中，選取圓形和矩形的管道進行分析。

如果圓筒形設備的圓形管道或公稱直徑在500 mm 以下（包括500 mm）其計算公式為：

式中，d、α、tL、tng、twg、dL、λ分別代表為管道原有直徑、外表面換熱系數、露點溫度、管內介質溫度、空氣溫度、流量當量直徑、導熱系數，以此來準確計算防結露最小厚度。

1.2 保溫層經濟厚度

針對保溫層的厚度，與材料的折舊費用之間的關系是緊密聯系、密不可分的，且如果保溫層厚度增加，相應的折舊費用也會明顯增加[1]。然而熱量損失的費用與厚度屬于反比例的關系。要想實現兩者的高度一致與平衡，應采取經濟性的厚度。在具體計算方面，應基于圓形和矩形進行區分[2]。

對于圓形管道和圓筒設備，在選擇公稱直徑的取值范圍時，應注重聯系公式（1）和公式（2）公式，其計算公式如下所示：

式中，r、Δt、β、n、b、y分別表示管道的外徑、外溫與內溫的差值、熱或冷量單位、輸送媒介時間、折舊率、綜合費用。

總之，針對于上述計算公式，可以準確計算暖通空調保溫層厚度，但是也存在著一些不足的地方，如式（1）屬于超越函數，計算過程具有較高的煩瑣性特點，且極容易導致誤差的出現。所以在實際計算中，可以與圖解法相互配合，再按照結果查圖，保證結果的準確性與合理性[3]。

2 建筑暖通空調管道保溫計算方法的選擇

2.1 暖通空調管道分類

管道內介質的溫度，一定程度上決定著暖通空調管道保溫材料厚度計算方法，根據管道介質溫度進行劃分，暖通空調管道主要包括以下幾種類型。一是單冷管道，也就是管道內介質溫度比室內環境溫度要低，只輸送冷水的兩管制風機盤管系統的供回水管、冷凝水管等[4]。二是單熱管道，代表室內環境溫度明顯高于管道內介質溫度，如四管制風機盤管系統的熱水供回水管、蒸汽管道等。三是冷熱合用管道，也就是在夏季時，管道內介質溫度明顯要比室內環境溫度要低，而在冬季，管道內介質溫度則明顯更高[5]。

2.2 保溫計算方法選用原則

第一，經濟厚度法計算在單熱管道保溫材料厚度中具有較高的應用價值，同時允許表面熱損失法核算也比較適用，通過對兩種方法計算結果進行對比分析，應取其較大值[6]。第二，防結露方法計算，比較適用于單冷管道保溫材料厚度，再根據經濟厚度法展開對比，最終取其較大值[1]。第三，對于冷熱合用管道的保溫材料厚度，為了對絕熱層厚度進行計算，應根據冷管道與熱管道的計算方法來進行。管道保溫材料厚度計算方法選用原則如表1 所示。

表1 管道保溫材料厚度計算方法選用原則

在具體選用方面，應從管道的具體功能出發，為管道類型的判斷提供一定的依據，然后基于管道的類型，來選擇相應管道保溫材料厚度的計算方法。

3 保溫材料厚度選型

第一，對于平面管道，應通過選用的管道保溫材料厚度計算方法，對保溫材料厚度值予以直接計算，對厚度最接近且大于厚度規格進行優先選擇，也就是管道保溫材料的選型厚度。

第二，對于圓桶面，其保溫厚度的選取，主要選擇厚度最接近且大于計算保溫材料厚度值，以此為管道保溫材料的選型厚度。其中在計算圓桶面保溫材料厚度值時，對于解對數方程提出了明確要求，但是其計算難度性較高，且具有龐大的計算工作量，所以對工程安裝管理人員并不適用[7]。

4 工程實例及計算舉例說明

在項目應用方面，暖通空調管道保溫厚度計算及選用方法的實施效果顯著，現分析項目實例“當量厚度”計算選型方法。

4.1 平面保溫厚度計算

在公式構成中，主要涵蓋保冷層材料導熱系數、介質溫度、保冷層外表面溫度等具體數值，可以為驗算平面管道保溫厚度提供可行的依據，從而將保溫建筑成本控制在合理范圍內。

4.2 圓筒面保溫厚度計算

在計算過程中，由于代入驗收過程較大，涉及龐大的工作量，所以應加強Excel表格的引用，使工作量得到有效控制，現以單冷供水管為例。

根據當量厚度公式了解到[2]，當量厚度值與管徑、保溫材料厚度之間的聯系性密切。對于外徑為25 mm 管道，根據管道保溫厚度的計算方法，防結露法和經濟厚度法在該管道保溫厚度值計算中具有較高的應用價值。在計算對應的保溫厚度時，應代入保溫材料的參數以及其他參數，以此來保證標準當量厚度的準確計算。在Excel表中代入保溫材料廠家標準規格產品中不同的規格厚度，其中較小厚度（19 mm）對應的當量厚度值，明顯要比標準當量厚度值要小，而25 mm 厚度對應的當量厚度值，則明顯要比標準當量厚度值要大，對于32 mm 厚度對應的當量厚度值，也在標準當量厚度值之上。所以最終選型保溫厚度為中間厚度25 mm（需要注意的是，該管徑管道的保溫厚度值，主要選取防結露法和經濟厚度法計算方法計算結果的較大值）。通過Excel 的應用，可以充分展示出管道保溫計算結果，使大量代入驗算的過程得到有效簡化，同時防止計算結果失誤的發生[8]。

4.3 保溫厚度計算的注意要點

首先，正確選擇參數。在應用公式計算時，必須要根據建筑物所在地實際情況來選擇參數，以此來給予計算結果一定的保證。其次，計算結果的處理。對于保溫計算的結果，應對工程系統的特殊性進行分析，如果為常規工程，則免去了放大保溫厚度余量這一環節；但是如果地區當地實際濕度與設計值存在較大差距時，可以適度放大保溫余量。最后，保溫厚度驗算。對于保溫廠家或第三方檢測機構來說，應與驗算保溫厚度這一環節保持密切的配合，并出具完整的保溫厚度計算報告書，以便于業主、監理單位的審核。

4.4 經濟效益分析

在該工程暖通空調管道保溫厚度優化以后，可以有效協調選用的保溫厚度與該工程的空調系統，從而避免浪費不必要的建造成本。在經濟效益分析方面，對于橡塑這一項目，設計保溫用量為1 350 m3，計算保溫用量為1 120 m3，直接節約保溫用量為230 m3，因保溫施工損耗節省用量為11.5 m3，保溫單價為2 500 元/m3，節省成本為60 萬元；而對于玻璃棉這一項目，設計保溫用量為1 050 m3，計算保溫用量為790 m3，直接節約保溫用量為240 m3，因保溫施工損耗節省用量為12 m3，保溫單價為2 100 元/m3，節省成本為53 萬元。橡塑和玻璃棉合計節省113 萬元。

5 結語

通過以上分析可知，現階段，在建筑節能不斷發展過程中，暖通空調管道保溫，為建筑節能措施之一，但是在實際上，建筑工程中管道的保溫厚度設計的合理性難以保證。保溫厚度過薄，不僅不利于建筑能耗控制水平的提升，而且極容易造成結露現象；但如果保溫厚度過厚，極容易使工程成本出現浪費現象，甚至使機電管道綜合排布和安裝的難度性大大增加。基于此，應不斷規范保溫厚度計算方法，并借助工程實例進行驗算，確保管道的保溫厚度計算的準確無誤，但是該計算方法在計算前，應對保溫材料的品牌進行了解，所以并非完全適用于建筑工程設計階段，故應及時確定保溫材料品牌，實現對暖通空調管道保溫厚度的準確計算。