综合管廊内热水管道隔热滑动支架管托选型

贺 璠， 张 蓉， 于雅泽

(中国市政工程华北设计研究总院有限公司 第六设计研究院， 天津 300381)

1 热水管道传统支架形式及热损失分析

综合管廊内热水管道支架主要有3种形式：固定支架、导向支架及滑动支架，其中，滑动支架数量约占支架总数量的80%，因此，有效减少滑动支架管托处的散热损失，就可以减少热水管道的整体散热损失。传统滑动支架管托做法是，在施工现场将需要设置滑动支架的管道部位剔除一部分外护管和保温层，将滑动支架管托上的弧形垫板与工作钢管直接焊接后，再进行现场保温。传统滑动支架管托见图1。

图1 传统滑动支架管托

由于工作钢管和滑动支架管托直接焊接，因此，这种结构形式必然存在热桥，热量从工作钢管通过管托传到综合管廊内，综合管廊内热水管道大部分热损失都来自于滑动支架管托的热桥损失。利用ANSYS10.0软件对热水管道采用传统管托结构建模进行分析，结果表明，对于DN 1 400 mm的热水管道，壁厚为14 mm，聚氨酯保温层厚度为82 mm，热导率为0.033 W/(m·K)，当采用传统管托形式时，单位长度保温管道的散热量为1 059.4 W/m，而对于不设置管托的DN 1 400 mm的热水管道，因其具有完整的保温层结构，其单位长度保温管道散热量为227.8 W/m，仅为设置滑动支架保温管道的21.5%。

为了减少综合管廊内热水管道的散热损失，建议滑动支架管托采用隔热形式。常见的隔热管托有管夹式隔热滑动支架管托和预制隔热滑动支架管托两种形式，以下分析两种形式的适用条件。

2 隔热滑动支架管托形式选择

2.1 管夹式隔热滑动支架管托

2.1.1 管夹式隔热滑动支架管托选型

管夹式隔热滑动支架管托见图2。

图2 管夹式隔热滑动支架管托

滑动支架的管托不与预制保温管的工作钢管直接焊接，而是以管夹的形式替代传统的弧形垫板直接与预制保温管的外护管通过螺栓固定。与传统的滑动支架管托形式相比，避免了管托与工作钢管直接焊接，安装时不需要破坏预制保温管道外护管及保温层，避免了滑动支架管托处热桥的发生。

2.1.2 管夹式隔热滑动支架管夹尺寸确定

首先根据GB 50316—2000《工业金属管道设计规范》(2008年版)第10.2.7条，综合强度条件和刚度条件，确定管道滑动支架最大间距后，再结合预制保温管的保温材料抗压强度，确定管夹的结构尺寸。

采用管夹式隔热滑动支架时，为了确保预制保温管工作钢管和管夹之间的保温层材料不被破坏，管夹宽度应满足一定的要求。下面以预制镀锌钢板外护聚氨酯保温管为例，计算管夹的最小宽度。预制镀锌钢板外护聚氨酯保温管结构形式为工作钢管+聚氨酯保温层+镀锌钢板外护管三位一体的保温管道。

GB/T 29047—2012《高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件》第5.4.5条规定：聚氨酯泡沫塑料压缩强度不应小于0.3 MPa，但考虑到实际工程材料良莠不齐，保温管件实际压缩强度难以判定，为了确保安装后管道安全运行，考虑2倍的安全裕度，计算管夹最小宽度b。

预制保温管外护管与管夹接触面积，按式(1)计算[1]。

(1)

式中A——管夹与管道外护管允许接触最小面积，m2

q——管道单位长度载荷，N/m

Lm——滑动支架最大间距，m

σj——聚氨酯保温材料最小压缩强度，Pa

管夹最小宽度按式(2)计算。

(2)

式中b——管夹允许最小宽度，m

Dw——镀锌钢板外护管外直径，m

通过公式(1)和(2)计算得到，不同管径情况下，管夹式隔热滑动支架管夹的最小宽度，见表1。

从表1可以看出，管夹最小宽度随预制保温管道工作钢管公称直径增大而增大，当公称直径增大到DN 700 mm时，管夹最小宽度b等于0.512 m，此时由于管夹过宽，会相应增加施工安装难度。为了减小单个管夹宽度，对于DN 700～900 mm的热水管道,可以将隔热支架管托形式改为双管夹形式，见图3，管夹宽度计算方法同单管夹。

2.2 预制隔热滑动支架管托

对于DN 1 000 mm及以上的大管径预制保温管道，为了降低热损失，降低现场施工难度，还可以选择预制隔热管托。预制隔热滑动支架管托的结构是将工作钢管、保温层、外护管及滑动支架管托底座在工厂预制为整体，保温层一般采用气凝胶和聚氨酯复合保温材料，并在管托底座内填充聚氨酯保温材料以减小管道热量传导到滑动支架管托。预制隔热滑动支架管托为工厂预制成品件，设计人员可以根据热水管道工作钢管管径、壁厚、支架间距、供回水温度等设计参数进行选型，并满足T/CDHA1—2019《架空和综合管廊预制热水保温管及管件》的相关规定。现场安装时可将预制管托底座与管道滑动支架连接，两侧工作钢管与预制隔热管托两端预留工作钢管直接焊接即可，安装方便，同时也可以避免破坏原有管道保温层结构。

表1 管夹式滑动支架管夹最小宽度

图3 双管夹式隔热滑动支架管托

3 结论

为了减少供热管道的热损失，布置在综合管廊内的热水管道的滑动支架管托应选择隔热滑动支架管托，隔热滑动支架管托的形式与管径规格有关。建议DN 600 mm及以下的热水管道选择管夹式隔热滑动支架管托，DN 700～900 mm的热水管道选择双管夹式隔热滑动支架管托，DN 1 000 mm及以上的热水管道选择预制隔热滑动支架管托。