浅谈寒冷季节建筑给排水管道设备保温防冻措施.doc

浅谈北方严寒地域给排水管道设备保温防冻方法
摘要: 针对该中国北方严寒地域各建筑物单体及小区在冬季时常发生给排水管道设备冻结、 冻裂、 爆管现象, 从给排水系统设计角度出发, 提出给排水管道设备在保温防冻设计时应采取技术方法。
关键词: 保温防冻 保温绝热层
在中国北方严寒地域严冬季节给排水管道设备常因保温防冻方法不到位、 不完善而造成管道设备冻裂、 爆管现象, 如管道内水流不畅、 上下水冻结、 管道设备冻坏、 漏水等, 失去应有输水、 计量等功效, 给大家生活带来很多不便, 造成无须要麻烦与经济损失。所以, 科学合理地设计给排水管道设备保温防冻方法成为建筑给排水专业一项关键工作。
1 室外给排水管道设备
1.1、 管道
室外给水管道埋地敷设时, 管顶最小覆土深度不得小于土壤冰冻线以下0.15m; 室外排水管道埋地敷设时, 管道埋设深度不得高于土壤冰冻线以上0.15m。尤其地, 当采取埋地排水塑料管道时, 室内生活污水排出管埋设深度可不高于土壤冰冻线以上0.50m。另外, 室外埋地管道施工时应确保管道回填土密实度: 管顶上部500mm以内不得回填直径大于100mm块石和冻土块, 500mm以上部分回填土中块石或冻土块不得集中。
1.2、 设备
1.2.1、 倒流预防器
倒流预防器宜明装, 尤其地, 在生活饮用水回流污染危害程度为低等级背压回流情况时可采取双止回阀型室外地下安装方法。在有结冻可能地域, 倒流预防器阀组宜设置在采暖房间, 双止回阀型倒流预防器可设在冰冻线下阀门井里, 井盖可采取双层保温井盖。
倒流预防器室外埋地安装时, 应设于专用钢筋混凝土阀门井内, 严禁直埋, 其排水出口也不能被水淹没。出于隔断安全性要求, 可设置与倒流预防器井对应排水检验井。倒流预防器井应是整体防渗结构, 进出管也应是套管密封结构。安装排水引管将倒流预防器排水引至排水检验井。其中, 排水引管不得与排污管系统直接连通, 其出口应有大于300mm空气隔断, 向下出口设置防虫网罩。排水引出管道上不得设置能够人为启闭控制阀门。对于严寒地域, 可在倒流预防器井内底部设置潜污泵, 提升排水, 并在倒流预防器排水出口设置漏水报警器, 监控漏水情况。
1.2.2、 室外给排水管道隶属构筑物
室外给水管道隶属构筑物图籍中指出: 当地采暖计算温度＜－20℃地域须做保温; 砖砌井做保温井口及木制保温盖板, 木制保温盖板材料为松木, 采取热沥青防腐, 而且盖板底距离地面大于500mm。但笔者认为应调研工程所在地室外管线实际情况, 不应局限于当地采暖计算温度。
通常而言, 当地计算采暖温度为-10℃～-15℃时, 室外给排水构筑物均应设置保温井口, Ⅰ型钢筋混凝土隔油池设置保温盖板（板厚30mm）; 当地计算采暖温度为-16℃～-20℃时, 应在保温盖板上铺设保温材料进行保温, 且池内水面应低于当地冰冻线。
绿地浇灌及水景补水管道在严寒季节用完后应立刻把水泄空。低点设置泄水井通常将较深, 人工操作不便, 能够采取防冻阀产品。
2 室内给排水管道设备
2.1、 保温绝热层
敷设在有可能结冻房间、 地下室及管井、 管沟等处给水管道应有防冻方法。给水排水技术方法中指出, 为预防环境温度低于0℃时段内管内结冻, 金属管可按下列公式计算保温层厚度（当计算厚度小于25mm时仍采取25mm）
ln(d+d)/d=2pl{3.6KZ/[(G1C1+G2C2)ln(t1-t0)/(t4-t0)]－R1}………….. （1提议公式用公式编辑器重新编写
）
式中d——管道外径（m）;
d——保温层厚度（m）;
l——选择保温材料导热系数[W/(m·℃)], 见表1;
表1表1、 表2及表3可不列于文章中, 只需说明“计算时公式中各参数取值参见国家标准图集***”
不一样保温材料导热系数
保温
材料
超细
玻璃棉
玻璃棉
矿渣棉
水泥
珍珠岩
水泥
蛭石
聚乙烯
泡沫
塑料
聚氨酯
硬泡沫塑料
l
0.041
0.051
0.060
0.069
0.105
0.047～0.042
0.037～0.033
K——支、 吊架影响修正系数, 通常室内管道K=1.2;
Z——保持不结冻时间（h）;
G1——单位长度内水重量（kg/m）;
C1——水比热[kJ/(kg·℃)], 按4.186计;
G2——单位长度管道重量（kg/m）;
C2——管道材料比热[kJ/(kg·℃)], 钢材、 铸铁按0.480计;
t1——管内水温（℃）;
t0——周围环境水温（℃）;
t4——水温终温（℃）, 按0℃计;
R1——管道保温层外表面到周围空气放热阻力[（m·℃）/W ], 见表2。
表2 不一样管径放热阻力
管径
DN25
DN50
DN65

DN100
DN150
R1
0.3
0.2
0.18
0.15
0.1
管道和设备保温图籍明确参考图集号
中指出在保温绝热层计算中, 无采暖房间里环境温度取年平均温度; 有采暖房间里环境温度取采暖设计温度, 通常为18℃或20℃。以青岛为例, 地下水温4℃。在不采暖条件下, 为保持12h不结冻, 不一样管径钢管, 采取泡沫橡塑明确用哪种保温材料, 如聚氨酯还是聚乙烯？
保温层厚度即d（mm )值见表4。
表3 钢管公称直径与外径对应表
钢管管径（mm）
DN25
DN50
DN65
DN100
DN150
管道外径(mm)
34
60
76
114
159管道外径从哪里查？仿佛不太对啊

表4 不一样环境温度下钢管保温绝热层厚度表
管径
温度 d
DN25
DN50
DN65
DN100
DN150
年平均12.2℃
-34
-58
-66.22
-67.51
-56
最冷月平均-4.1℃
90*改为×
103
358
158
64
29.5
室外采暖设计温度-6℃
13.5*105
748
272
96
44
若是水温60℃, 在不采暖条件下, 为保持24h不结冻, 不一样管径钢管, 采取泡沫橡塑保温层厚度即d（mm )值见表5。
表5 水温60℃条件下, 不一样环境温度对应钢管保温绝热层厚度表
管径
温度 d
DN25
DN50
DN65
DN100
DN150
年平均12.2℃
/
/
/
/
/
最冷月平均-4.1℃
1767
95
54
25
9.8
室外采暖设计温度-6℃
3215
120.2
67
30.9
12.6
而查金属管道泡沫橡塑制品保温厚度表, 在环境温度10℃、 水温60℃条件下, 保温层厚度如表6。
表6 钢管保温厚度表
管径
DN25
DN50
DN65
DN100
DN150
保温层厚度d（mm）
30
30
30
35
35
对比分析表4、 表5和表6能够看出, 计算保温层厚度公式不适于环境温度＞0℃情况, 如表4中环境温度为12.2℃时, 保温层厚度却小于0。环境温度＜0℃时, 金属管道外径与保温层厚度成反比。管径越小, d值越大; 当管径DN=25时, d急剧变大。所以提议小管径管道需要保温时, 设置电伴热保温防冻管径与保温厚度成反比这个结论还是有些问题。现实中, 通常是管径愈大, 保温层厚度越大。对于1个DN25小管道, 不可能把保温层厚度设为1m多厚。估量还是计算时出了问题
。环境温度大于0时, 冷水管也就不存在保温问题, 只有热水管为保持管内高位水温度才需要做保温, 本文为防冻保温, 是否能够把环境温度大于12℃这一栏取消？

2.2、 给排水系统设置
2.2.1、 给水及消防系统
给水水平管道设置坡度坡向泄水, 方便在试压冲洗及维修时能立刻排空管道内积水, 尤其在冬季严寒未正式采暖时, 管道内如有残余积水易冻结。另外, 在国家要求非采暖地域, 且极限最低温度低于－4℃时, 室内公共部位分户水表或邻近西北两侧外墙水表应采取干式水表。如采取湿式水表应做保温处理。
非采暖厂房（仓库）内消火栓系统, 可采取干式系统, 进水管上应设置快速启闭装置（干式报警阀或电动阀）, 管道最高处设置自动排气阀。平时为干式管网, 发生火灾时充水灭火; 灭火结束后, 放空管道防冻。给水干管末端消火栓进水管上设置自动排气阀。

消火栓给水系统原理图插图也应编号, 图1、 图2、 图3等

自动排气阀安装示意图
不设采暖地下车库, 气温0℃以下时势必对车库内消防系统造成不利 影响。通常采取下列方法: ①预作用自动喷淋系统报警阀前湿式管道保温层加厚; ②采取防冻湿式系统, 防冻液应符合国家和地方相关卫生标准。
2.2.2、 排水系统
伸颈通气立管管径在最冷月平均气温低于-13℃地域, 比如锦州, 应在室内平顶或吊顶以下0.3m处将管径放大一级。
少许排水在附壁螺旋流状态下, 伴随温度降低, 附壁水会结冻而且厚度增加, 所以立管中不能存水, 即使是压力流排水形式。将排水泵出水管设置以下图所表示。
管线也加粗, 同前面两个图

3 结语
给排水管道设备保温防冻关键性在严寒季节最为突出。为此, 本文针对保温防冻作出一定分类总结, 期望对以后设计施工工作有所帮助。

参考文件
[1] 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范. GB50242—.．辽宁省建设厅主编．北京: 中国建筑工业出版社,
[2] 建筑给水排水设计规范．GB50015—（）．上海市城镇建设和交通委员会主编．.北京: 中国计划出版社,
[3] 建筑设计防火规范．GB50016—．中国公安部主编．北京: 中国计划出版社,
[4] 吴相杰 连捷 李祥峰．北方地域建筑给排水设施严寒季节保温防冻方法探讨．给水排水．1期88—92
[5] 张丹 季能平．倒流预防器地下安装探讨．给水排水动态．10期35—36
[6] 安岩．浅谈严寒地域体育场给排水管道防冻做法．给水排水．10期86—87
[7] 季能平．《低阻力倒流预防器应用技术规程》介绍．给水排水动态．10期39—40