直埋保温管及直埋波纹补偿器在城市供热管网中的应用

[摘要]介绍了城市住宅小区供热管网采用直埋保温管及直理波纹补偿器的优点，并给出了两种不同的热网设计方案。指出了直埋波纹补偿器进一步规范的必要性。
1 概 述
近几年随着城市住宅小区的建设，小区供热管网有了很大的发展，尤其是出现了直埋保温管及直埋波纹补偿器以后，在输送热媒的各种技术中直埋供热管网技术显示了突出的优点，如建地面积小、设施投资少、环境污染少、能源损耗低等。因此，我单位近几年在住宅小区建设中，小区供热管网广泛采用了直埋保温管及直埋波纹补偿器，并收到了良好的经济效益和社会效益。
2 直埋保温管
直埋保温管由输送介质的钢管、高密度聚乙烯外套管以及在钢管和外套之间填充的聚氨醋硬质泡沫塑料保温层紧密结合而成。因此，直埋保温管与传统的其它保温管材相比具有如下优点:
(1)保温性能好，热损失仅为传统保温管材的25%。
(2)具有很强的防水和抗腐蚀能力，不需敷设管沟，可直接埋入地下，施工简便，综合造价低。
(3)在低温条件下也具有良好的耐腐蚀和抗冲击性，可直接埋入冻土层。
(4)使用寿命可达30年，正确安装和使用可使管网维修费用降低。该产品的使用寿命是传统保温管材的三至四倍。
(5)可设置报警系统，自动监测管网渗漏故障，准确指示故障位置并自动报警。
3 小区供热管网的分析
3.1 有补偿有主次固定支架直埋敷设方式　
51号小区位于唐山西部，是我单位于1990年至1992年承建的住宅小区，其小区供热管网设计采用了常规约有补偿有主次固定支架直埋敷设管道技术。我们采用了直埋保温管、轴向型波纹补偿器。在有补偿器管道分文处安装阀门，连同补偿器均设置检查井，检查井为防水钢筋混凝土结构，如图1所示。

图1管网有补偿、有主次困定支架直埋敷设
图中A、C为对称布置波纹补偿器的检查井，井中设置的固定支架称为次固定支架，它承受抽向力。图中B点也为次固定支架，受力情况同A、c。图中D点处于直管端头，井内设置波纹补偿器和固定支架。该固定支架承受轴向内压力，通常称为主固定支架。就设计及施工而言我们希望固定支架间距L要大些，从而减少检查井及次固定支架的数量，波纹补偿器也会 相应减少。但波纹补偿器弹性力和土壤对管道的摩擦力将增大，因此L的长度受到一定限制。如二过大固定支架将承受很大的轴向推力，固定支架将很庞大，不好施工，也不经济，如要应力超过许用值，管道运行也不安全。
综上所述，我们对城市住宅小区供热管网，曾采取过有补偿器有主次固定支架直埋敷设技术。该技术虽然也能达到设计及使用要求，但是这种方案主要缺点是增加检查井和固定支架数量，加大了施工难度，增加工程费用，延长施工周期，给工程带来了一系列问题。
3.2 有补偿无次固定支架直埋敷设方式
随着直埋敷设技术的发展，对波纹补偿器提出更高的要求，要求波纹补偿器抗地下水的腐蚀能力强，并且强度要高不易被压坏和拉裂。为此各生产厂先后开发生产了各种直埋波纹补偿器。由于各种直埋波纹补偿器的推出，反过来又推动了直埋敷设技术的发展。如今城市住宅小区供热管网采用直埋敷设技术越来越多，其应用前景很广阔。
自1993年开始到现在，我单位承建的几个小区在小区供热管网建筑中，都采用了有补偿无次固定支架直埋敷设方式。直埋波纹补偿器直接埋入土壤中，管道直线段不设次固定支架，仅在管段端头弯头处设主固定支架。管道除了在安装阀门、放水、放气的地方设检查井外，一般均不设检查井，如图2所示。管道分支管三通处，一般考虑在两补偿器中间引出，并采取补强措施。

图2管网有补偿无次固定支架直埋敷设
图2中仅在直管段两端头设主固定支架，中间基本上等距离布置直埋波纹补偿器，而不设次固定支架和检查井。为了减少土壤摩擦力对主固定支架的作用，靠近主固定支架处应设直埋波纹补偿器，补偿器在安装前需预拉，以减少补偿器的弹性力。
几年来的实践证明，有补偿无次固定支架直埋敷设方式是可行的，而且也很稳妥，它与有补偿有主次固定支架直埋敷设方式相比，工程费用下降20%，施工周期减少了以3。因此可以说有补偿无次固定支架直埋敷设方式具有工程费用低，施工周期短等特点。
4 直埋波纹补偿器

图3 直埋波纹补偿器结构
图3，是直埋波纹补偿器的结构示意图。它直接埋入土壤中，补偿器本身既能防止地下水对补偿器的腐蚀，又能防止因热胀冷缩而压坏和拉裂补偿器。
虽然直埋波纹补偿器在城市住宅小区供热管网中得到广泛的应用，但各生产厂所生产的直埋波纹补偿器的结构不尽相同，直接影响产品的性能及作用，给工程带来不少麻烦，影响工程施工进度并增加预算外的费用。建议各厂家生产直埋波纹补偿器应进一步规范化。
从我们多年来使用中体会到，在补偿器上配有预拉杆的更合理(有的单位生产直埋波纹补偿器不配预拉杆)。直埋波纹补偿器出厂前已预拉好了，有了预拉杆可以锁住补偿器轴向移动，在运输中起保护作用，即使振动使预拉杆螺母松动，调整起来也很方便。另外，直埋波纹补偿器预拉长度是按最低设计温度时的长度预拉的，实际安装长度应根据安装温度进行调整，因此，预拉杆还有调整作用。直埋波纹补偿器与管道焊好之后，要对管道试压，有预拉杆可以保护补偿器不致因管道有内压使补偿器拉坏，这方面我们有过教训。如我们曾用过某厂生产的直埋波纹补偿器，因补偿器没有预拉杆结构，不仅安装时不能调整预拉长度，更重 要的是在管道试压时造成补偿器的损坏。在施工时我们只好在直埋波纹补偿器上做些附件来保护直埋波纹补偿器，这不仅使施工时间延长，而且增加了施工费用。
再有就目前我们了解到的是，有的生产厂所生产的直埋波纹补偿器密封性都存在一些问题，只能在没有地下水的地理环境下满足使用要求，在有地下水的环境根本无法使用。因密封不好直接影响直埋波纹补偿器的使用寿命。因此建汉生产厂能生产满足有地下水环境要求的直埋波纹补偿器。比如采取加密封环、注入柔性填料等密封方法，这样会增加一些费用，但在有地下水环境，使用价格高一些密封性好的产品还是固导的。
5 结束语
直埋供热管道技术，它包括很多内容，如设计、施工(用户)，与其配套的产品等。要想得到更广泛，更好地应用推广，三者必须同步发展，缺一不可。我们是应用单位，因此我们希望有更多更好的为直埋供热管道技术配套的新产品。笔者对直埋波纹补偿器的建议仅供生产厂参考，有不当之处希望指五。希望设计单位、施(用户)单位、生产厂共同努力，推动我国直埋供热管道技术向更高的层次发展。