CN103851273B - 一种带ppr-pvc的给水管道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带PPR-PVC的给水管道，它由PPR管、聚氨酯硬质泡沫保温层、PVC保护壳组成；聚氨酯硬质泡沫发泡一体成型的保温层，分填满内芯管与PVC保护壳之间的间隙；在管道与管道的连接处弯头和三通处，用承插热熔方法连接内芯管，再用聚氨酯现场发泡成一体成型的保温层，最后用pvc保护壳扣严，利用螺丝固定。本发明实现了给水管道浅埋，提高了管道绝热性，具有良好的防水性能和防腐性能，增加了管道的使用年限，根据不同冰冻线分级，给出了不同的保温层厚度推荐，从而解决了管道冻胀问题。

Description

一种带PPR-PVC的给水管道

技术领域：

本发明涉及的是一种带PPR-PVC（PPR为聚丙烯，PVC为聚氯乙烯）的给水管道。

背景技术：

在我国冬季寒冷地区农村，每年冬季和春季都是给排水管道发生冻裂爆管的现象的高峰期，这给农民的生产生活带来了极大困扰。村镇给水管道发生冻结爆管主要是因为①村镇管道在冬季间歇供水的情况下，水温会降低，当水温低于零度时，就会在管道内结冰冻胀，导致管道发生形变或者破裂；②管道地基收到各种荷载作用，当地下水位发生升降时会产生纵向的弯曲应力，导致管道受力不均匀，从而引起管道的断裂。③由于气温因素的影响，各个地方的冻土深度不一样，一般情况下，管道敷设在冻土线以下，给水管道不会发生冻结现象，而给水管道敷设与冻土层之内时，易发生冻结。这极大的影响了农村的正常供水，给村镇给水管道正常运行带来了极大威胁。为了建设社会主义新农村，保障农村饮用水安全，保证农村经济的健康持续发展，必须保证给排水管道运行的安全可靠，因此对农村给排水管道采取一定的保温措施是至关重要的。

室外给水管道的覆土深度，应根据土壤冰冻线深度、车辆荷载、管道材质及管道交叉等因素确定。在我国北方大部分地区，室外给水管道都是采用深埋技术，即埋设在冰冻线以下，依靠土壤的蓄热作用保温，避免由于冬季室外温度过低造成管内给水发生结冰、冻胀现象。但是这种深埋敷设管道的技术施工土方量较大，尤其是北方许都地区地下水位较高，当地下水位高于冰冻线时，施工量和施工难度剧增，并且这样敷设的管道面临冻胀威胁。更是存在给水管道由于埋深过大造成维修费用偏高。

在严寒地区，目前给水管道敷设方式有：

（1）管道深埋技术：即将管道埋在冰冻线以下的敷设方式。

该方式可以利用土壤本身蓄热能力对管道进行保温，但是由于土壤中微生物和水分的存在，易致使管道壁腐蚀，另外该方式施工的工程量大，施工的土方量大，因此管道发生故障时，管道检修也非常不方便。另外该种方式存在着管基下沉的问题，容易造成管道接口处漏水问题。

（2）电伴暖管道保温方式：将加热电缆通过铝箔等材料固定在管道的壁面，整个系统在恒温控制器的监控下运行的方式。

该方法运行安全可靠，施工快捷，但该方案对电热器件及相应配套设施要求较高，整个伴暖系统必须在线监测控制，因此投资和运行管理费用较高。

（3）与供热管道同沟敷设方式，一般是将热力管道与给排水管道并行布置。

这种铺设方式借助热力管道的壁温给给排水管道提供热量，其管道布置较为复杂，并且如果管道出现破漏处，就会引起水质相互污染，而且在施工和管理时涉及供热公司和自来水公司，这给运行管理带来不便。

可见，近年来人们开始采用更加新颖的管道敷设技术，如电伴暖管道敷设技术，与热力管道伴暖的敷设技术，但是由于经济性问题，不能大范围推广使用。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带PPR-PVC的给水管道。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案：

一种带PPR-PVC的给水管道，它由PPR管、聚氨酯硬质泡沫保温层、PVC保护壳组成；

聚氨酯硬质泡沫发泡一体成型的保温层，分填满内芯管与PVC保护壳之间的间隙；在管道与管道的连接处弯头和三通处，用承插热熔方法连接内芯管，再用聚氨酯现场发泡成一体成型的保温层，最后用pvc保护壳扣严，利用螺丝固定。

进一步的，所述保温层厚度是将严寒地区按照冰冻线不同，划分三个等级，不同等级给出不同的推荐埋设深度，确定埋设深度后，计算得出保温层厚度。

进一步的，所述冰冻线分级：

-1.0m～-1.5m为3级，-1.6m～-2.0m为2级，-2.0m～-2.5m为1级；

所述保温层的厚度计算公式：

$\ln \frac{d+2\mathrm{\δ}}{d}=2\mathrm{\π\λ}[\frac{3.6\mathrm{KZ}}{(G_1{C}_1+G_2{C}_2)\ln \frac{t_1-t_0}{t_4-t_0}}-R_1]$

式中：

δ—保温层厚度,m;

λ—选用保温材料的导热系数,w/(m·℃),工程上常用的保温材料有硬质聚氨酯泡沫塑料其导热系数分别为0.0338;

K—支、吊架影响修正系数,一般室内管道为1.2,室外管道为1.25,选取1.25;

Z—保持不冻结的时间,h,按最不利工况考虑,选取10h;

t₀—周围环境温度,直埋管道埋深处土壤温度计算,℃,

t₄—水的终温,考虑一定的富余值选取2℃;

t₁—管道内水温,℃;按最不利12℃取值;

G₁,G₂—分别表示单位长度管内介质重量和单位长度管道材料的重量,kg/m³;

C₁,C₂—分别表示管道内介质的比热容和管道材料的定压比热容,

R₁—管道保温层外表面到周围空气的放热阻力m·℃/w,DN50管道放热热阻为0.2m·℃/w,D—管径。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明给水管道外加聚氨酯硬质泡沫保温层，用PVC保护壳做保护层，从而实现了给水管道浅埋，保温层提高了管道绝热性，起到了减少热量散失的作用，保护层具有良好的防水性能和防腐性能，在管道的接口处理上先用承插热熔方法连接管道，使得管道本身连接简便，再加用铝箔胶带缠绕，更具有接口处不易腐蚀的特点，从而增加了管道的使用年限，根据不同冰冻线分级，给出了不同的保温层厚度推荐，从而解决了管道冻胀问题。

附图说明：

图1为本发明的给水管道构造剖面图。

图2为本发明的给水管道横截面面图。

图3为本发明的给水管道弯头剖面图。

图4为本发明的给水三通管道剖面图。

1：PPR给水管道

2：聚氨酯硬质泡沫保温层

3：PVC保护壳

4：膨胀螺丝

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为本发明的给水管道构造剖面图。图2为本发明的给水管道横截面面图。图3为本发明的给水管道弯头剖面图。图4为本发明的给水三通管道剖面图。

带PPR-PVC的给水管道是由（1）内芯管-PPR管，ppr材料具有良好的加工性能，可以加工预制而成弯头，三通等，（2）聚氨酯机器发泡一体成型的保温层，分填满内芯管与外套管之间的间隙，具有一定的粘接强度，使内芯管、外套管机保管层三者之间形成一个牢固的整体，不易分离，具有良好的保温性能和机械性能，为了防止冻涨危险，保温层厚度取值参照下表，（3）外保护套管采用PVC管，具有一定的机械性能防水和防腐性能强。（4）管道与管道的连接处，弯头处和三通处的pvc保护壳，起到固定连接管道的作用在，（5）保护壳上的螺丝，起到固定连接保护壳的作用。

根据冰冻线划分为不同的级别，以DN50PPR给水管道采取聚氨酯硬质泡沫保温层，用下式计算的出聚氨酯硬质泡沫保温层厚度：

$\ln \frac{d+2\mathrm{\δ}}{d}=2\mathrm{\π\λ}[\frac{3.6\mathrm{KZ}}{(G_1{C}_1+G_2{C}_2)\ln \frac{t_1-t_0}{t_4-t_0}}-R_1]$

式中：

δ—保温层厚度,m;

λ—选用保温材料的导热系数,w/(m·℃),工程上常用的保温材料有硬质聚氨酯泡沫塑料其导热系数分别为0.0338;

K—支、吊架影响修正系数,一般室内管道为1.2,室外管道为1.25,选取1.25;

Z—保持不冻结的时间,h,按最不利工况考虑,选取10h;

t₀—周围环境温度,直埋管道埋深处土壤温度计算,℃,

t₄—水的终温,考虑一定的富余值选取2℃;

t₁—管道内水温,℃;按12℃(按最不利)取值;

G₁,G₂—分别表示单位长度管内介质重量和单位长度管道材料的重量,kg/m³;

C₁,C₂—分别表示管道内介质的比热容和管道材料的定压比热容,

R₁—管道保温层外表面到周围空气的放热阻力m·℃/w,DN50管道放热热阻为0.2m·℃/w,D—管径。

1级地区

2级地区

推荐埋深	推荐保温层厚度
		0.8	70mm
0.9	60mm
		1	50mm
1.1	50mm
		1.2	40mm
1.3	40mm
		1.4	30mm

3级地区

推荐埋深	推荐保温层厚度
		0.7	70mm
0.8	60mm
		0.9	50mm
1	40mm
		1.1	40mm
1.2	30mm

举例说明：

（1）通过数值计算，得到了某城镇冰冻线-2.3m属于1级地区，给水管道在保证停止供水后10小时内不发生冻涨危险时，推荐的浅埋深度以及相应的保温层厚度。（此处都以DN50的PPR管为例）

所以当本地的冰冻线在2.0m～2.5m之间时，可以参照以上。

（2）而对于某城镇（冰东线-1.8m）属于2级地区给水管道在保证停止供水后10小时内不发/生冻涨危险时，推荐的浅埋深度以及相应的保温层厚度。

推荐埋深	推荐保温层厚度
		0.8	70mm
0.9	60mm
		1	50mm
1.1	50mm
		1.2	40mm
1.3	40mm
		1.4	30mm

所以当本地冰冻线在-1.5m～-1.9m时，给水管道浅埋和保温层厚度可以参照以上。

（3）某城市（冰冻线-1.4m）属于1级地区，给水管道在保证停止供水后10小时内不发生冻涨危险时，推荐的浅埋深度以及相应的保温层厚度。

推荐埋深	推荐保温层厚度
		0.7	70mm
0.8	60mm
		0.9	50mm
1	40mm
		1.1	40mm
1.2	30mm

当本地冰冻线在-1m～-1.4m，外加保温层的给水管道浅埋防冻胀技术施工可以上可以参照以上。

本方案具有以下优点：

1.本方案采取外加保温层措施将给水管道由埋设在冰冻线之下变成浅埋在推荐的埋设深度，减少施工的工程量，便于管道运行安全检修。

2.通过在管道保温层外加设保护壳，提高管道的防水性能和防腐性能，以防止管道在冬季发生冻涨危害。

3.以某城镇的气象参数为例，通过设计计算，给出采用外加保护壳的给水管道保温方法在当地可采用的适应浅埋深度以及相应的保温层厚度。

4.本方案已形成了一套完整方案，针对冰冻线大于-1.5m地区的严寒地区（以大庆地区冰冻线-2.4m为例），给出推荐的埋深和相应的保温层厚度。

5.给水管道外加保温层的浅埋技术是采用采用PPR给水管道（PPR预制而成的弯头和三通）外加聚氨酯硬质泡沫保温层，加pvc保护层，在管道接口处采用pvc抱箍固定技术，按照方案推荐埋深和保温层厚度实现管道浅埋以及防冻胀的作用。

6.在严寒地区村镇（大庆地区红旗镇阳光村）应用该标准，可以保证在村镇间歇供水停止，10小时内，管道不发生冻胀现象。

7.给水管道保温层厚度选取不是按以往规范上管径大小来选取，PPR管道的管径最大可以做大可以做到DN50，因此本专利先以DN50的PPr管道为例，将严寒地区的城市按照冰冻线划分为三个等级，不同的等级根据公式计算得出不同的保温层厚度，以此给出推荐的浅埋深度和保温层厚度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种带PPR-PVC的给水管道，其特征在于，它由PPR管、聚氨酯硬质泡沫保温层、PVC保护壳组成；

聚氨酯硬质泡沫发泡一体成型的保温层，分别填满PPR管与PVC保护壳之间的间隙；

在管道与管道的连接处弯头和三通处，用承插热熔方法连接PPR管，再用聚氨酯现场发泡成一体成型的保温层，最后用PVC保护壳扣严，利用螺丝固定；

所述保温层厚度是将严寒地区按照冰冻线不同，划分三个等级，不同等级给出不同的推荐埋设深度，确定埋设深度后，计算得出保温层厚度；

所述冰冻线分级：

-1.0m～-1.5m为3级，-1.6m～-2.0m为2级，-2.0m～-2.5m为1级；

所述保温层的厚度计算公式：

$ln\frac{d+2\mathrm{\δ}}{d}=2\mathrm{\π}\mathrm{\λ}\[\frac{3.6KZ}{(G_1{C}_1+G_2{C}_2)ln\frac{t_1-t_0}{t_4-t_0}}-R_1\]$

式中：

δ—保温层厚度,m；

λ—选用保温材料的导热系数,w/(m·℃),工程上常用的保温材料有硬质聚氨酯泡沫塑料其导热系数分别为0.0338；

K—支、吊架影响修正系数,一般室内管道为1.2,室外管道为1.25,选取1.25；

Z—保持不冻结的时间,h,按最不利工况考虑,选取10h；

t₀—周围环境温度,直埋管道埋深处土壤温度计算,℃,

t₄—水的终温,考虑一定的富余值选取2℃；

t₁—管道内水温,℃；按12℃取值；

G₁,G₂—分别表示单位长度管内介质重量和单位长度管道材料的重量,kg/m³；

C₁,C₂—分别表示管道内介质的比热容和管道材料的定压比热容,

R₁—管道保温层外表面到周围空气的放热阻力m·℃/w,DN50管道放热热阻为0.2m·℃/w,

d—管径。