电伴热在地铁管道保温的应用解析
 地铁的正常运营，离不开消防管道的安全保障，而在寒冷的冬季，没有防冻措施的消防管道经常会被冻结，一旦发生火灾，消防管道将无法及时使用，对整个地铁的安全性构成了极大的隐患。根据多年的运营经验，北京地铁由于保温层失效，多次发生消防给水管道被冻裂情况，这个问题在某种程度上已经影响了地铁的安全运营、消防安全和乘车环境。如何解决消防给水管道防冻问题，是每一位地下工程设计者应该重视的问题。
1管道保温方案的选择
1. 1工程概述
    北京地铁大兴线为4号线南延线，与4号线共同构成贯穿北京南北向轨道交通主干线，沿线主要穿过丰台区南苑西、大兴区西红门、大兴新城主城区、大兴新城核心区、大兴区生物医药基地等地区。全线新建车站11座，其中高架车站1座，地下车站10座。
1. 2传统消防管道的防冻保温技术
    管道保温的作用:一是减少管道内介质热量在传输过程中流失，如热水管道保温。二是防冻保温，如寒冷地区露天管道保温。三是冷水管道防结露保温。地铁车站工程，在南方地区如广州、深圳、上海等地方的消防管道保温的主要作用是防结露保温，而在北方地区如北京、天津等地方消防管道保温的主要目的就是防冻保温。
    传统消防管道防冻保温技术包括以下几种方式:
1.2.1干式消火栓系统
    干式消火栓系统是指将寒冷地区部分设施内的液体排空放净，以达到防冻效果。主要组成部分有:远程控制的快速启闭装置、设置一定坡度的管道、快速排气装置以及必备的消火栓及组件。其主要特点是在快速启闭装置后的管路内无水，确保管路在外界气温较低时不被冻结。火灾发生时，可通过以下几种方式打开阀门:消火栓处按钮启动;通过火灾探测器报警自动启动;现场手动应急开启。这样可以保证阀门在任何情况下都能开启供水灭火。
1.2.2隔热材料保温
    采用隔热材料保温是指在消防管道外缠绕保温材料，形成空气隔热层，延缓消防设施内液体物质温度的下降速度，以达到保温的目的[fU。目前主要使用的保温材料有:1)泡沫型保温材料。泡沫型保温材料主要包括聚合物发泡型保温材料和泡沫石棉保温材料。2)复合硅酸盐保温材料。具有可塑性强，导热系数低，耐高温等特点。主要种类有硅酸镁、硅镁铝、稀土复合保温材料等。3)硅酸钙绝热制品保温材料。其特点是密度小，耐热度高，导热系数小，抗压强度较高，收缩率小。
4)纤维质保温材料。防火性能和保温性能优异。这些材料除了具有质轻、保温、隔音等优点外，还具有很好的防火性能、耐寒、耐高温等特点。
1.2.3添加防冻剂
    在消防管道内加防冻剂，降低水的冰点、提高水的耐寒性，是一种防冻措施，但对防冻剂的选择应注意其灭火性能。防冻剂对管道有一定腐蚀作用，为了减小腐蚀速度，使用时还应添加防腐剂，并且此系统应与生活、生产给水系统有隔断装置。
1.2.4回水绝热伴热
    回水绝热伴热是指在消防管道旁平行安装自来水管道，共同敷设保温材料，借助自来水水温进行保温防冻。
1.2.5暖通系统伴热
    暖通系统伴热即借助供暖系统进行消防管道的伴热保温。其方法是在消防或给水管道旁平行布置暖通管道，共同敷设保温绝热层，借助供暖管水温进行热补偿，达到保温防冻的目的。
1. 3电伴热保温
    目前，全国各城市的地铁消防管道保温，普遍采用隔热材料保温技术(也称常规保温)和电伴热保温技术。
    隔热保温材料保温，是单纯利用加保温层绝热的防冻方案，存在一定的风险。根据研究结果，对于小直径的管道如消防系统的喷淋未端管道在长期处于低温外界环境中，单纯增加保温材料厚度不能防止管道静流速水的冻结，对防冻作用不大，并且不能彻底解决防冻问题，对于小直径管道尤其危险。此类方法只能延缓消防设施被冻结的时间，如遇到持续寒冷气候，设施最终还是要冻结，难以解决问题。故此种保温措施一般应用在有采暖的设备房间或者地下站里，对于出入口、风道等温度低、风速大地方的消防管道不适用。
    根据多年的运营及设计经验，结合北京的冬季温度变化情况，一般情况下，设置在车站部分出人口、隧道洞口、车站和区间风道、高架站和地面站车站站厅及夹层内的消防给水管道由于平时水流速极小，管内水温度基本与车站室外温度一样(根据相关资料，北京地铁工程的室外极端低温通常按一18.13℃考虑)，易导致管道结冰冻裂。
    电伴热保温是一种自动产生热量以补偿管道损失热量的保温技术，是一种最有效的防冻保温措施。对于地铁车站这种防火要求高的重要的公共场所，消防给水管道系统必须保证在任何时候都能正常运行。对于出人口、风道等温度低、风速比较大地方的消防管道只有采取电伴热保温措施才能达到防冻的目的。
2电伴热保温技术
2. 1工作原理
    电伴热保温是通过伴热媒体散发一定的热量，通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的热损失，以达到升温、保温或防冻的正常工作要求I21。电伴热保温系统包括发热电缆、控制箱、温度传感器(Pt100)、发热电缆供电导线、铝箔胶带等组成。在管道适当位置放置温度传感器，控制箱内设有温度控制模块。当管道温度低于设定温度时，伴热系统自动启动伴热回路开始工作，即对管道进行加热，管道温度上升，当管道温度上升到设定温度时，伴热系统自动停止加热。此伴热程序周而复始地进行，使管道温度始终保持恒定，从而起到主动为管道伴热保温的作用，保证管道系统冬季正常运行。
    电伴热保温结构与常规保温一样，包括绝热层、防潮层、保护层。绝热层的材质、厚度和结构的选择应按照热水保温和冷水防结露要求的绝热层厚度计算和选择电热带功率，当功率过大时再增加绝热层厚度。用于保温为目的的绝热层可不设防潮层，但用于防冻为目的的绝热层则一般应设防潮层。保护层的设置要求与非电伴热保护层的设置要求相同}3}n
    根据多年的设计经验，并结合保温材料的保温性能、经济成本等各方面考虑，北京地铁大兴线电伴热保温防潮层选用带有不燃性复合玻璃布铝箔防潮层的绝热材料;绝热层采用50 mm厚复合硅酸镁材料，导热系数0.036 W(m}K)，防火性能等级为A级;保护层选用PAP铝塑复合卷材。
2. 2电伴热保温技术原则
    北京地铁大兴线消防给水管道电伴热保温的设计原则:
    I)在车站风道、出人口内的消防给水管道设自动电保温系统。
    2)电保温管道采用双电源供电AC 220 V(动、照专业双切电源箱)。
    3)2一4根管道共用1个控制箱，电控箱防护等级:配电室外IPSSo
    4)DN40以上管道(不含DN40 )的发热电缆均采取I用1备双路铺设，DN40以下管道(含DN40 )的发热电缆均采取单路铺设。
    5)温度控制模块同时控制2-v4根管道;温度传感器的设置原则为:每套控制箱设I个环境温度传感器，每根管道设置2个温度传感器，放置于整个管道的相对不利点。
    6)整个控制系统能够实现现场手动控制、自动控制，综控室远程监视及自动报警。自动报警包括超低温报警、超高温报警、漏电、断缆、过流及传感器故障等。
    7)设计参数:环境最低温度一25℃;介质保持温度
5 9C;高温报警温度10 0C;低温报警温度2 0C;环境修
正系数1.20
    8)发热电缆选型:线性功率为蕊20 W/m o
    9)发热电缆安装:水平管道在管道下截面45“角处，垂直管道中截面铺设;阀门处做波浪型铺设;支管做上下截面45“角直线往复铺设;消防栓处发热电缆安装至管道与栓头结合部。发热电缆供电导线选用低烟无卤阻燃型3x2.5 mm2电缆，发热电缆控制电缆选用低烟无卤阻燃型3x1.0 mm2电缆，均采用X20 mm镀锌穿线管穿管安装。
    对于设计者来说，设计电伴热保温系统除了要精心计算保温层厚度，选择合适的保温材料，还要考虑到管道需要做电伴热保温具体位置。电伴热保温系统的建设投资大、维护费用高，不能所有管道都采用，要合理设计，使系统既能保证地铁正常运行又节省投资成本和便于运营维护管理。
2. 3工程应用
    2010年12月，北京大兴线通车试运行。根据运行情况，京港地铁公司反映某些地方管道仅做了常规保温，存在冻裂隐患。针对运营公司提出的问题，再一次核查全线，在以下几个地方的管道补做电伴热保温:
1)地面站站厅层设备区生活给水管和消防给水管。2)架站夹层生活给水管和消防给水管。3)距离隧道洞口300 m的过轨消防给水管。
    经整顿后，大兴线运行至今未发生过管道冻裂情况，证明电伴热保温是有效的。
3结语
    电伴热保温是一种主动加热以补偿热量损失的保温措施，是一种目前最有效的防冻保温措施。由于建设投资大、维护费用高、施工复杂等因素制约了其应用和推广，目前多用于北京、天津、哈尔滨等寒冷地区地铁工程的出人口、风道、区间风道及洞口，地面站和高架站站厅层和夹层的消防给水管道和部分生活给水管道。
 
www.lg1995.com  更多绿光咨询

电伴热价格咨询：4006-0531-25