庭院聚乙烯燃气管与温泉管安全净距分析

郭宝忠

一、前言

聚乙烯(PE)燃气管道以其具有耐腐蚀(不需防腐)，柔韧性好(可蜿蜒敷设、抗震、抗沉降，具易绕过障碍物)施工简单，安装方便，使用寿命长等优良性能，正被全国各地燃气公司广泛使用。

福州市煤气公司自1998年起，在城区燃气管网敷设中开始大量采用聚乙烯燃气管道。对于低压、小管径的庭院燃气管则要求全部采用聚乙烯管敷设。设计、施工中我们严格遵照《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(1)(CJJ63-95)及《城镇燃气设计规范》(2)(GB50028-93)要求进行设计，指导施工。几年以来，我们发现相对于钢管燃气管道。聚乙烯燃气管道在敷设过程中充分展现了其施工简单、安装方便的特点，大大提高了燃气管道施工的速度。

但同时我们在执行CJJ63-95表23.2时碰到了困难。这其中主要问题是CJJ63-95中规定聚乙烯燃气管道与温度小于150°C的直埋供热管道的水平净距不应小于3.0米。

在实际的庭院管敷设中，我们发现要做到聚乙烯燃气管与小区内温泉管的水平净距符合CJJ63-95中表2．3.2要求，难度相当大。为此本文将结合福州实际情况，分析庭院聚乙烯燃气管与温泉管水平安全净距问题。

二、规程中热力管与庭院温泉管的差异

从《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63-95)中第2．3．2条的条文说明中我们了解到，聚乙烯燃气管道与直埋供热管之间水平净距是根据供水管管径D_N=630，水温_T=150°C；回水管管径D_N＝630，水温_T=70°C，两管中心距1．11米，管中心埋深1．7米的条件下，用《传热学》中源汇法经电子计算机导出的。可以看出条文内所述的供热管显然是指供热干管。这与庭院温泉管线的条件是有很大差异的。其表现为：首先庭院温泉管线的管径一般都不会很大，以D_N80,D_N100的居多；其次，庭院温泉管所输送的介质为地热水地热水温度都不超过100°C，各地虽不相同，但相差不多，如福州市地热水温度为60°C～100°C，西安市地热水温度为70°C～97°C(3)。

而在实际应用中一般输送到各小区庭院温泉管内的地热水水温只要达到60°C～75°C，即可满足要求，所以我们有必要根据庭院温泉管的实际情况确定庭院温泉管与聚乙烯燃气管切实可行的水平安全距离。

三、庭院温泉管对周围土壤温度的影响

我们知道对于埋地庭院温泉管道，其热量损失跟环境温度与土壤的热阻有着直接的关系。

根据福尔赫盖伊默传热学理论公式(4)土壤的热阻可以表示为：

根据分析需要，我们对(1)式进行简化，由于庭院温泉管敷设的温泉管管径以D_N80，D_N100居多，相对于庭院温泉管的埋深则有H／dz<2而当H／dz≥2时，(1)式土壤热阻公式可简化为

那么对于无沟直埋敷设单根带保温层庭院温泉管的热损失可表示为

同样的，对于庭院直埋温泉管，其对周围土壤的热传导，可视为圆筒壁热传导。则其导热速率方

四、计算

以下我们结合福州地区环境气候条件，及庭院温泉管的具体作法分析在极端气候条件下，庭院温泉管周围的土壤温度情况并结合《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ63-95要求探讨庭院聚乙烯燃气管与温泉管的水平安全净距。

由于福州地区属亚热带海洋性气候，其年平均气温为20.1°C·21．°C，极端最高气温为41．7°C(6)，极端最低气温为3．8°C。而且福州地区地热资源丰富，分布范围广泛，众多小区庭院内敷设有庭院温泉管线，庭院温泉管线在福州多采用DN80、DNl00不锈钢管敷设；外覆50毫米厚聚苯乙烯保温层，庭院温泉管埋深为1米，水温60°C～75°C。

结合以上情况我们取T=75°C；DW=0.05米；DZ=0.1米；H=1.0米并查相关资料(5)得：

土壤导热系数λ_T=0.6978～0.934w/(_M.℃)

我们取λ_T=0.9304_W/(_M.℃)

下面我们来分析福州地区极端气温情况下，庭院温泉管周围土壤温度情况：

根据计算结果知，当极度端环境温度为3.8℃时，庭院温泉管保温层外表面温度_TB=8.9℃

经过以上计算可知，当极端环境温度为41．7°C时，庭院温泉管保温层外表面温度为44．1°C，离DNl00外覆50毫米厚保温层温泉管中心772毫米处土壤温度为40℃。

五、结果分析

以上我们就福州极端的气温条件下，庭院温泉管道周围的土壤温度情况进行简单的分析，现结合福州市聚乙烯燃气管道在庭院小区内敷设情况、管材选用及压力级制分析确定庭院燃气管与温泉管安全净距。

1、由于目前福州地区采用的聚乙烯燃气管道是PE80级别，SDRll系列的聚乙烯管道，根据CJJ63-95中表2．1．4规定，该系列聚乙烯燃气管道在工作压为0．1MpA情况下，其允许工作温度范围为-20°C～40°C。

2、结合福州实际作法，我们知道无论是目前液化石油气混空气供气，还是着眼于未来的天然气供气，庭院燃气管道的工作压力都只能小0．1M_pA，所有以SDRll系列聚乙烯管作庭院燃气管是适宜的，安全的。

3、从以上计算分析看，在福州冬季的极端气温条件下，庭院温泉管道的周围土壤温度不会出现不利于聚乙烯燃气管道工作的环境温度，即，<-20°C，而对于夏季的极端气温条件，只要距DNl00温泉管外壁722毫米外就会出现有利于聚乙烯燃气管道敷设的环境，即_T<40°C。

所以在实际应用中，综合以上三点并与现行《城镇燃气设计规范》(GB50028-93)中表5．3．1—1中低压燃气管与热水管水平净距为1．0米口径保持一致，我们确定在庭院聚乙烯燃气管道施工中取聚乙烯燃气管与庭院温管泉的水平安全净距为1米。

六、结语

聚乙烯燃气管道应用近几年在全国各地得到了快速的发展，作为一种高分子合成材料，聚乙烯对温度是比较敏感的。《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ63-95中表2、3、2—1的规定也正是考虑到聚乙烯对温度的敏感性做出的。但由于中国南北地区的气候地理及具体供热管线做法存在着很大的差异，造成聚乙烯燃气管周围的环境温度有较大的不同。所以在具体的设计、施工中我们应结合本地区、本区域具体环境气候条件，在工程计算可以接受范围内，简化计算方法，结合《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ63-95中表2．1．4规定具体分析、确定聚乙烯燃气管与周围热力管道的水平安全净距，以指导本地区聚乙烯燃气管道的设计、施工。