建筑暖通空调管道保温厚度计算与选择

刘金玲 南京克来沃美的暖通设备销售有限公司工程师

1 暖通空调管道保温厚度的计算

建筑暖通空调管道设计需要多学科相互配合，还要根据不同项目的实际情况进行规范设计。要想准确计算暖通空调管道厚度，应深入研究和分析其计算方法，为正确选择管道保温厚度奠定基础。

1.1 防止制冷设备与管道外结露最小厚度

一般来说，在管道保温层厚度过薄的情况下，极其容易为结露现象埋下隐患。要想将保温层的功能充分发挥出来，需要计算保温层防结露的最小厚度。在具体计算时，应密切联系管道的形状。其中，选取圆形和矩形的管道进行分析。

如果圆筒形设备的圆形管道或公称直径在500 mm 以下（包括500 mm）其计算公式为：

式中，d、α、tL、tng、twg、dL、λ分别代表为管道原有直径、外表面换热系数、露点温度、管内介质温度、空气温度、流量当量直径、导热系数，以此来准确计算防结露最小厚度。

1.2 保温层经济厚度

针对保温层的厚度，与材料的折旧费用之间的关系是紧密联系、密不可分的，且如果保温层厚度增加，相应的折旧费用也会明显增加[1]。然而热量损失的费用与厚度属于反比例的关系。要想实现两者的高度一致与平衡，应采取经济性的厚度。在具体计算方面，应基于圆形和矩形进行区分[2]。

对于圆形管道和圆筒设备，在选择公称直径的取值范围时，应注重联系公式（1）和公式（2）公式，其计算公式如下所示：

式中，r、Δt、β、n、b、y分别表示管道的外径、外温与内温的差值、热或冷量单位、输送媒介时间、折旧率、综合费用。

总之，针对于上述计算公式，可以准确计算暖通空调保温层厚度，但是也存在着一些不足的地方，如式（1）属于超越函数，计算过程具有较高的烦琐性特点，且极容易导致误差的出现。所以在实际计算中，可以与图解法相互配合，再按照结果查图，保证结果的准确性与合理性[3]。

2 建筑暖通空调管道保温计算方法的选择

2.1 暖通空调管道分类

管道内介质的温度，一定程度上决定着暖通空调管道保温材料厚度计算方法，根据管道介质温度进行划分，暖通空调管道主要包括以下几种类型。一是单冷管道，也就是管道内介质温度比室内环境温度要低，只输送冷水的两管制风机盘管系统的供回水管、冷凝水管等[4]。二是单热管道，代表室内环境温度明显高于管道内介质温度，如四管制风机盘管系统的热水供回水管、蒸汽管道等。三是冷热合用管道，也就是在夏季时，管道内介质温度明显要比室内环境温度要低，而在冬季，管道内介质温度则明显更高[5]。

2.2 保温计算方法选用原则

第一，经济厚度法计算在单热管道保温材料厚度中具有较高的应用价值，同时允许表面热损失法核算也比较适用，通过对两种方法计算结果进行对比分析，应取其较大值[6]。第二，防结露方法计算，比较适用于单冷管道保温材料厚度，再根据经济厚度法展开对比，最终取其较大值[1]。第三，对于冷热合用管道的保温材料厚度，为了对绝热层厚度进行计算，应根据冷管道与热管道的计算方法来进行。管道保温材料厚度计算方法选用原则如表1 所示。

表1 管道保温材料厚度计算方法选用原则

在具体选用方面，应从管道的具体功能出发，为管道类型的判断提供一定的依据，然后基于管道的类型，来选择相应管道保温材料厚度的计算方法。

3 保温材料厚度选型

第一，对于平面管道，应通过选用的管道保温材料厚度计算方法，对保温材料厚度值予以直接计算，对厚度最接近且大于厚度规格进行优先选择，也就是管道保温材料的选型厚度。

第二，对于圆桶面，其保温厚度的选取，主要选择厚度最接近且大于计算保温材料厚度值，以此为管道保温材料的选型厚度。其中在计算圆桶面保温材料厚度值时，对于解对数方程提出了明确要求，但是其计算难度性较高，且具有庞大的计算工作量，所以对工程安装管理人员并不适用[7]。

4 工程实例及计算举例说明

在项目应用方面，暖通空调管道保温厚度计算及选用方法的实施效果显著，现分析项目实例“当量厚度”计算选型方法。

4.1 平面保温厚度计算

在公式构成中，主要涵盖保冷层材料导热系数、介质温度、保冷层外表面温度等具体数值，可以为验算平面管道保温厚度提供可行的依据，从而将保温建筑成本控制在合理范围内。

4.2 圆筒面保温厚度计算

在计算过程中，由于代入验收过程较大，涉及庞大的工作量，所以应加强Excel表格的引用，使工作量得到有效控制，现以单冷供水管为例。

根据当量厚度公式了解到[2]，当量厚度值与管径、保温材料厚度之间的联系性密切。对于外径为25 mm 管道，根据管道保温厚度的计算方法，防结露法和经济厚度法在该管道保温厚度值计算中具有较高的应用价值。在计算对应的保温厚度时，应代入保温材料的参数以及其他参数，以此来保证标准当量厚度的准确计算。在Excel表中代入保温材料厂家标准规格产品中不同的规格厚度，其中较小厚度（19 mm）对应的当量厚度值，明显要比标准当量厚度值要小，而25 mm 厚度对应的当量厚度值，则明显要比标准当量厚度值要大，对于32 mm 厚度对应的当量厚度值，也在标准当量厚度值之上。所以最终选型保温厚度为中间厚度25 mm（需要注意的是，该管径管道的保温厚度值，主要选取防结露法和经济厚度法计算方法计算结果的较大值）。通过Excel 的应用，可以充分展示出管道保温计算结果，使大量代入验算的过程得到有效简化，同时防止计算结果失误的发生[8]。

4.3 保温厚度计算的注意要点

首先，正确选择参数。在应用公式计算时，必须要根据建筑物所在地实际情况来选择参数，以此来给予计算结果一定的保证。其次，计算结果的处理。对于保温计算的结果，应对工程系统的特殊性进行分析，如果为常规工程，则免去了放大保温厚度余量这一环节；但是如果地区当地实际湿度与设计值存在较大差距时，可以适度放大保温余量。最后，保温厚度验算。对于保温厂家或第三方检测机构来说，应与验算保温厚度这一环节保持密切的配合，并出具完整的保温厚度计算报告书，以便于业主、监理单位的审核。

4.4 经济效益分析

在该工程暖通空调管道保温厚度优化以后，可以有效协调选用的保温厚度与该工程的空调系统，从而避免浪费不必要的建造成本。在经济效益分析方面，对于橡塑这一项目，设计保温用量为1 350 m³，计算保温用量为1 120 m³，直接节约保温用量为230 m³，因保温施工损耗节省用量为11.5 m³，保温单价为2 500 元/m³，节省成本为60 万元；而对于玻璃棉这一项目，设计保温用量为1 050 m³，计算保温用量为790 m³，直接节约保温用量为240 m³，因保温施工损耗节省用量为12 m³，保温单价为2 100 元/m³，节省成本为53 万元。橡塑和玻璃棉合计节省113 万元。

5 结语

通过以上分析可知，现阶段，在建筑节能不断发展过程中，暖通空调管道保温，为建筑节能措施之一，但是在实际上，建筑工程中管道的保温厚度设计的合理性难以保证。保温厚度过薄，不仅不利于建筑能耗控制水平的提升，而且极容易造成结露现象；但如果保温厚度过厚，极容易使工程成本出现浪费现象，甚至使机电管道综合排布和安装的难度性大大增加。基于此，应不断规范保温厚度计算方法，并借助工程实例进行验算，确保管道的保温厚度计算的准确无误，但是该计算方法在计算前，应对保温材料的品牌进行了解，所以并非完全适用于建筑工程设计阶段，故应及时确定保温材料品牌，实现对暖通空调管道保温厚度的准确计算。