直埋供热管道敷设方式节能性分析

梁瑞华

（石家庄华电供热集团有限公司，石家庄050041）

1 引言

在传统的城市供热管网敷设中普遍采用地上敷设方式，其不仅结构简单、成本低，而且便于后续的维修和养护，但是由于该敷设方式会造成大量的热能损失，同时影响城市交通，所以在近年来得到了有效的改良和优化。当前我国城市供热管网敷设主要以地下敷设为主，而根据形式的不同又细分为地沟敷设和直埋敷设两种，其中前者由于管道埋设于地沟，所以不存在负荷承载，但是由于地沟需要砌筑，工程量较大，以此导致建设周期的延长。而相对比地沟敷设，直埋敷设具有造价低、施工快的特点，特别是在该敷设方式中应用新型的保温材料，使得供热过程中热损失降低最低，因此，直埋敷设方式在实际的城市集中供热中应用十分广泛，受到业内人士的高度认可。

2 直埋供热管道敷设方式概述

2.1 无补偿冷安装

无补偿冷安装作为直埋敷设方式的一种，在实际的应用中起到有效的节能效果。由于该技术主要通过深埋的方式让管道与土层之间产生摩擦，不需要加入预应力，这使得供热管道在受热状态下产生的热拉长受到限制[1]。但是由于土壤和管道之间存在一定摩擦，这会造成管道铺设过程中出现锚固段和滑动段两种情况，即当管道供热时，位于锚固段的地方会将热胀应力全部转变为温度应力，如此就造成管道承受在运行状态下的轴向应力，在实际的计算当中，管道所受的相关应力与温度变化成正比。反之，对于滑动段的管道，不会像锚固段一样将热胀应力全部转变为温度应力，所以管道会出现拉长的情况。

2.2 敞沟预热安装

相对比前一种敷设方式，敞沟预热安装敷设方式首先需要对管道进行预热处理，在预热温度达到标准规范后，进行后续的回填操作，确保敷设工作的有序进行。对于该种直埋敷设方式而言，管道在实际的铺设中一旦环境温度和预热温度达到相同时，其所受的热应力会变为0。而如果在这一过程中，环境温度大于管道预热温度时，此时供热管道会受到一定的压力，产生负载；当环境温度低于管道预热温度时，此时供热管道会受到一定的拉力作用。相对比其他敷设方式，敞沟预热安装敷设可以有效降低资源消耗，即降低了敷设过程中补偿器的使用量，最终有效降低成本投入，同时对比于无补偿冷安装敷设，敞沟预热安装使得管道所能承受的应力更大，对于一些直径较大的供热管道敷设具有重要的优势和意义。

3 直埋供热管道敷设方式节能性探究

3.1 无补偿冷安装节能性分析

无补偿冷安装作为经济有效的敷设方式，其在实际的应用中具有重要的节能性优势[2]。在实际的敷设过程中，由于管道所受的热应力无法全部转变为温度应力，此时管道会因为受热而出现一定程度的拉伸。如果这一温度变化较大，那么局部的应力值也会随之增大，此时采用无补偿冷安装敷设可以对波动温度值进行有效控制，将其限制在规范的标准当中，以确保供热的安全有序进行。通过相关的计算可知，供热管道轴向热应力小于3 倍许用应力，但是大于管道局部屈服应力，所以不能满足局部屈服的实际要求。由于无补偿冷安装敷设管壁局部屈服的危险性受到温度上限的影响，所以实际的应用中需要合理控制温度条件，确保该敷设方式的绝对安全。通常情况下，当温度处于110℃时，可以降低管壁局部屈服的危险性，同时满足管道敷设的节能性要求。

3.2 敞沟预热安装节能性分析

从上述分析可知，敞沟预热安装敷设方式可以有效节省预热管道的补偿器，以此大大降低了工程成本投入。根据实验分析可知，敞沟预热安装的最大压应力为无补偿冷安装压应力的1/2，同时管壁局部屈服的危险性大大降低，这对于大口径供热管道安装而言提供了巨大的便利和优势。但是需要注意的是，敞沟预热安装过程中最大压应力与温度之间还是存在一定的关系，因此，也不可避免地存在最高温度值[3]。总体而言，敞沟预热方式对大管径或小管径的供热管道普遍适用，同时在满足管道局部不失稳的情况下，需要校合管道的壁厚，预热安装时管道的壁厚也比冷安装的要求低。

4 结语

综上所述，当前我国城市供热管道敷设中主要以直埋敷设为主，而对于该敷设方式而言，由于种类较多，通常应用比较广泛的有无补偿冷安装和敞沟预热安装两种。在实际的应用中，除了要考虑各自的优势和特点外，还需要合理地分析每一种敷设方式的节能性要求，确保在符合既定要求的基础上有效满足节能性需求，最终为促进我国城市集中供热水平奠定基础。