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太阳热水系统管道保温的设计计算 - 建筑给排水论文 太阳热水器及大型太阳热水系统应用越来越广，产品的技术水平及质量日趋提高和成熟，节能效果十分显著。但在使用中的一些具体细节上，往往引不起人们的足够重视，如管道的保温，笔者就曾在甘肃地区看到个别厂家的太阳热水器管道保温采用了薄薄的聚乙烯，外缠塑料薄膜，起不到很好的保温节能效果，一个月不到，薄膜裂开，随风飘舞，保温形同虚设。有鉴于此，本文仅就管道保温的设计谈谈自己的看法。 　　绝热材料，是指用于建筑围护结构或热工设备、管道，阻抗热流传递的材料或材料的复合体。绝热材料的意义，一方面是为了满足建筑空间或热工设备的热环境，另一方面是为了节约能源。随着世界范围内能源的日趋紧张，绝热材料在节能方面的意义日显突出。仅就一般的居民采暖和空调而言，通过使用绝热围护材料，可在现有的基础上节能50％~80％。根据日本的节能实践证明，每使用1D屯绝热材料，可节约标准煤3吨／年，其节能效益是材料生产成本的10倍。 　　暴露在大气中的热水管道，存在大量的热损失，为了节约能量，减少系统的热损失，必须对管道进行保温。保温材料种类众多，在选用不同的保温材料的时候，应该做到既满足系统的使用要求，又尽可能的节约材料，降低成本。 　　一个完整的热工管道和热工设备的绝热结构，通常包括：（1）防腐层；（2）滑动层（可与防腐层并用）；（3）绝热层：（4）防水防潮层；（5）外保护层（也可以兼作防水防潮层）。 　　由于热水系统所用的管道都已经经过防腐处理，所以绝热设计的任务主要是绝热层、防水防潮层和外保护层的设计。 　　一、绝热层的设计1.材料导热系数导热系数λ，单位w／（m.℃），是表证物质导热能力的热物理参数，是指在稳态条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为1℃，1h内通过1㎡面积传递的热量。数值越大，导热能力越强，数值越小，绝热性能越好。该参数的大小，主要取决于传热介质的成分和结构时还与温度、湿度、压力、密度、以及热流的方向有关。成分相同的材料，导热系数不一定相同，即便是已经成型的同一种保温材料制品，其导热系数也会因为使用的具体系统、具体环境不同而有所差异。 　　为了计算的方便，本文根据相关的部门标准和国标的相关规定来选择材料的导热系数作为设计的标准。 　　（1）硬质聚氨脂泡沫塑料硬质聚氨脂泡沫塑料是用聚醚与多异氰酸脂为主要原料，再加入阻燃剂、稳泡剂和发泡剂等，经混合搅拌、化学反应而成的一种微孔发泡体，其导热系数一般在0.016～0.055W／（m.℃）。使用温度-100℃～100℃。 　　按照石油部部颁标准（SYJl8—1986），对于设备及管道用的硬质聚氨脂塑料泡沫的基本要求见表1：计算中取λ=0.035W／（m.℃）=0.126（KJ／h.m℃） 　　（2）聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料简称EPS，是以苯乙烯为主要原料，经发泡剂发泡而成的一种内部有无数密封微孔的材料。可发性聚苯乙烯泡沫塑料的导热系数在0.033—0.044W／（m.℃），安全使用温度-150～70℃；硬质聚苯乙烯泡沫塑料的导热系数在0.035～0.052W／（m.℃）。 　　根据GB10801—1989的规定，对绝热用聚苯乙烯泡沫塑料的技术性能要求如表2：计算中取λ=0.041W／（m.℃）=0.1476（KJ／h.m℃） 　　（3）聚乙烯泡沫塑料聚乙烯塑料泡沫的导热系数一般在0.035～0.056W／（m.℃），根据GB50176—93《民用建筑热工设计规范》中的规定，聚乙烯泡沫塑料的导热系数0.047W／（m.℃）。 　　计算中取λ=0.047W／（m.℃）=0.1692（KJ／h.m℃） 　　（4）岩棉岩棉是一种无机人造棉，生产岩棉的原料主要是一些成分均匀的天然的硅酸盐矿石。岩棉的化学成分为：SiO2／（40～50％），Al203（9～18％），Fe2O3（1～9％），Ca0（18～28％），Mg0（5～18％），其它（1～5％）。不同岩棉制品的导热系数一般在0.035～0.052W／（m.℃），最高使用温度为650℃。 　　根据GBll835—1989《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》的规定，散棉的导热系数≤0.044W／（m.℃）。岩棉毡、垫及管壳、筒等在常温下的导热系数一般在0.047～0.052W／（m.℃）。计算中取λ=0.052W／（m.℃）=0.1872（KJ／h.m℃） 　　2.保温层厚度的计算（1）保温层厚度的计算公式δ=3.14dwl.2λ1.35tl.75／ql.5 （式1） 　　δ——保温层厚度（mm）；dw——管道的外径（mm）：λ一一保温层的导热系数（KJ／h.m.℃）；t一一未保温的管道的外表面的温度（℃）：q一一保温后的允许热损失（KJ／m.h）。 　　（2）允许热损根据建设部2003年颁布的《全国民用建筑工程设计技