合理选择蒸汽管道保温材料

ＮＥＷＢＵＩＬＤＩＮＧＭＡＴＥＲＩＡＬＳ

０前言

在建设部规定的建筑整体节能５０％以上的目标中，要求城市供热工程热网输送效率应达到９０％以上。对蒸汽管道进行保温，可降低散热损失，节约能源。但是，采用何种保温材料效果最佳，费用低，热损失应该如何计算等往往不被人们所重视，特别是低、中压参数蒸汽管道的保温，用量大，涉及领域广，有２种情况值得注意：一是大量高效保温材料用于低要求的地方，给国家造成很大的资源及资金浪费；而许多保温要求高的地方，仅用低效保温材料，或者保温层厚度不够，达不到保温要求，造成能源浪费。因此，合理选择蒸汽管道的保温材料，减少热网热损失、节约能源、降低工程造价具有重要意义。

１

保温材料的选用

１．１

国家标准、规范对蒸汽管道保温材料选择的要求

按照ＧＢ５０２６４—９７《工业设备及管道绝热工程设计规范》中的有关规定，在运行中，平均温度低于３５０℃时，保温材料导热系统不得大于０．１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）；硬质保温材料的密度不得大于３００ｋｇ／ｍ３；软质材料及半硬质制品密度不得大于２００ｋｇ／ｍ３；用于保温的硬质材料抗压强度不得小于０．４ＭＰａ；保温材料的含水率不得大于７．５％。

按照ＧＢ５００１９—２００３《采暖通风与空气调节设计规范》第７．９．３条规定，设备和管道保温材料选用，应优先选用导热

系数小、湿阻因子大、吸水率低、密度小、综合经济效益高的材料；保温材料应为不燃或难燃材料；管道保温层厚度在供热

时，按ＧＢ８１７５《设备及管道保温设计导则》中的经济厚度计算确定。

１．２影响蒸汽管道保温效果的因素

影响管道保温效果的因素很多，主要有：保温材料的导热系数λ，保温层表面放热系数α，管道所处环境常年平均气温ｔａ及常年平均风速Ｖ、高度系数、保温层厚度δ及施工质量等。一般来说，在同样热损失的情况下，导热系数λ及保温层表面放热系数α愈大，保温层厚度δ愈厚。所处环境常年平均气温越低、常年平均风速愈大、室外管道架得愈高，所需的保温层厚度就愈厚。在某一条件下，地区的常年温度、平均风速、架高系数均为定值，影响保温效果的主要是保温材料的导热系数λ和保温层厚度δ，这２项直接影响材料选用及保温费用。对于特定的保温材料，选用最佳的保温层厚度，就可达到既节约能源又减少投资的目的。１．３

几种常用蒸汽管道保温材料的性能参数

我国目前适用于蒸汽管道保温的材料主要有：微孔硅酸钙

制品、硅酸铝制品、岩棉、超细玻璃棉等，其性能及价格见表１。

表１

几种蒸汽管道保温材料的性能及价格

注：ｔｍ为保温材料内外表面温度平均值；价格主要参考华东地区市场信息价（２００３年），未包括运输费。

项目导热系数／［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］密度／（ｋｇ／ｍ３

）价格

／（元／ｍ３）

微孔硅酸钙制品０．０５４＋０．０００１１ｔｍ

２２０９１６硅酸铝制品

０．３５＋１．６５×１０－４ｔｍ＋１．２４２×１０－７ｔ２

１５０１１６５岩棉０．３７＋８．２５×１０－５ｔｍ＋２．０３５×１０－７ｔ２１５０４２７超细玻璃棉

０．０２７＋０．０００２３ｔｍ

４５

９５０

摘要：根据国家标准、规范对蒸汽管道保温材料的技术要求，分析了影响蒸汽管道保温效果的因素，并结合目前

蒸汽管道中常用的保温材料的技术性能参数，针对具体蒸汽道的保温材料的选择计算，提出了合理选择蒸汽管道保温材料，对于减少热网热损失、节约能源、降低工程造价具有重要意义。

关键词：蒸汽管道；保温材料；性能参数；热损失；节能中图分类号：ＴＵ８３２．１＋４

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００１－７０２Ｘ（２００６）０８－００７５－０３

合理选择蒸汽管道保温材料

金樟其

（杭州市城建设计研究院有限公司，浙江杭州３１０００２）

收稿日期：２００６－０３－１５

作者简介：金樟其，男，１９６１年生，浙江新昌人，

高级工程师。

全国中文核心期刊

ｍｍ

７５・・

新型建筑材料２００６．８

保温材料选用是否合理，主要可以从热损失大小、保温材料所需厚度及经济性来衡量。在热损失相同的条件下，应力求管道的保温费用最小。一般要减少热损失，就要增加厚度，或者选用导热系统更小的材料。费用与材料的厚度、导热系数等有关，除此之外，还得考虑施工、材料来源、维修、支架、劳动保护等。根据ＧＢ５０２６４—９７《工业设备及管道绝热工程设计规范》，按我国现在的能源价格、政策及用能现状，一般散热损失应控制在表２范围内较为合理，过大会造成能源浪费，过小则保温费用增加较多，资金回收期长。

表２

保温结构外表面最大允许热损失量

１．４保温材料的选择计算

由于我国地域广阔，气候条件差异很大，各地的保温材

料来源、价格等均有差异。因此，在选择保温材料时应结合工程实际对保温材料的热损失及管道的经济保温厚度等进行计算，而不能简单地直接按有关规范手册中的数据选取。

现就蒸汽管道的保温材料选择举例计算。例如室外敷设ＤＮ１５０蒸汽管道，蒸汽温度３００℃，该地区常年平均气温ｔａ为１６．２℃，平均风速Ｖ为２．３ｍ／ｓ，采用微孔硅酸钙制品保温。（１）室外管道保温结构外表面放热系数α与保温材料的辐射传热系数αｎ、对流传热系数αｃ有关。即α与风速、保温材料及颜色等因数有关。室外管道保温结构外表面放热系数α可按下式计算：

α＝αｎ＋αｃ

αｎ＝５．６７εｔｓ－ｔａ

（２７３＋ｔｓ１００）４－（２７３＋ｔａ１００）!"

４αｃ＝７２．８１×

Ｖ０．６／Ｄ０．４式中：ｔｓ—保温结构外表面温度，℃；

ｔａ—常年平均环境温度，℃；

ε—保护层材料黑度，按表３取值。

表３

保护层材料黑度ε

把数据代入得出α＝１２．８７９Ｗ／（ｍ２

・Ｋ）

（２）计算导热系数，从表１中微孔硅酸钙的导热系数计算λ＝０．０７２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）。（３）计算保温厚度δ，先进行管道外保温层表面散热损失ｑ试算，直至散热损失满足表２要求：

ｑ＝

ｔ－ｔａ

Ｄ１２０００λｌｎＤ１Ｄ０＋１α式中：Ｄ０—管道外径，ｍｍ；

Ｄ１—管道保温层外径，ｍｍ；

ｔ—管道外表面温度，℃。试算结果：保温厚度δ为８０ｍｍ时，ｑ＝１７６Ｗ／ｍ２，满足要求。（４）计算保温费用９１６（Ｄ１２－Ｄ０２）π／４＝５５．０元／ｍ

（５）管道保温结构外表面温度ｔｓ可按下式计算：

ｔｓ＝

１λｌｎＤ１Ｄ０ｔａ

＋２０００αＤ１ｔ

１λｌｎＤ１Ｄ０＋２０００αＤ１

＝２９．３℃采用上述方法，可对每种保温材料的保温费用及热损失

进行计算，如热损失大于表２所示热损失量时，

则可适当降低管道外表面温度，或采用导热系数更小的材料，直至热损失控制在表２的范围内。并对其它数据进行验算。根据以上数据及材料的来源、运输费用大小、维修等因素，进行综合考虑，选用最佳的保温材料。一般来说，高温管道采用较好的保温材料，低温管道采用价格低的保温材料，切不可盲目选用材料，力求做到少花钱、多节能。表４列出了在热损失基本相同的情况下，管道采用不同材料保温所需的费用。

表４

管道采用不同保温材料的热损失量及费用

注：各费用仅算主材料费，未包括表面保护等辅材及人工。计算时其它条件与上面列举的相同。

这里需重视ｔ、Ｖ２个关键系数的取值，因温度和风速会

直接影响选材计算的准确度。

根据前面的计算结果，可以看出，在相同热损失的情况下，若采用微孔硅酸钙保温，费用为５５．０元／ｍ；如果采用岩棉保温，费用仅为１９．５元／ｍ，费用仅为微孔硅酸钙的３５．５％。当

项目最高使用温度／℃保温厚度／ｍｍ外表面温度／℃散热损失／（Ｗ／ｍ２）费用

／（元／ｍ）微孔硅酸钙制品６５０８０２９．２９１７６５５．０硅酸铝制品

１２００７５２８．９４１７３６４．２岩棉６００６５２８．８６１７６１９．５超细玻璃棉

４００

７５

２８．８１

１７１

５２．４

５０５８１１６２５０１６３２７９１００９３１６３３００１８６３０８

１５０１１６２０３３５０２０９２００

１４０

２４４

４００

２２７

介质温度

／℃热损失量／（Ｗ／ｍ２）介质温度／℃热损失量／（Ｗ／ｍ２）常年运行季节运行常年运行季节运行材料名称表面状态黑度ε

材料名称表面状态

黑度ε镀锌铁皮有光泽０．２３～０．２７水泥砂浆光平

０．９３镀锌铁皮已氧化０．２８～０．３２纤维织物０．７０～０．８０

氧化铁皮已生锈０．８０～０．９０黑漆无光泽０．９６铝板已氧化０．２０～０．３０油漆

－

０．８０～０．９０

不锈钢板

－

０．２０～０．４０

金樟其：合理选择蒸汽管道保温材料

７６・・