CN108548054B - 热力管道的绝热保温装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热力传输技术系统，具体涉及一种热力管道的绝热保温装置，包括：内板，所述内板包裹在热力管道外壁，用于与热力管道外壁紧密接触，实现第一级隔热；外板，所述外板设置在内板外围、与内板之间设有空腔，外板端部与内板密封连接，外板设有抽真空接口；隔热层，所述隔热层设置在内板与外板之间的空腔中，隔热层两端固定连接外板端部的内侧面上，所述隔热层用于在内板与外板之间空腔中实现第二级隔热。本发明根据热传导、热对流和热辐射理论，在保温设计中热对流和热传导的损失占了散热损失的绝大部分，通过真空保温技术从根源上限制了热对流和热传导，又通过低发射率材料的使用，有效降低了辐射散热损失，最终达到近乎绝热的保温效果。

Description

热力管道的绝热保温装置

技术领域

本发明涉及热力传输技术系统，具体涉及一种热力管道的绝热保温装置。

背景技术

众所周知，市政及企业供热需要布设传输管道，通过敷设供热传输管道，将热量传输到千家万户。考虑到传输的效率，对于传输管道的保温隔热显得至关重要，以确保将尽可能多的热量利用于对用户的供热，减少传输中的热量损耗。

目前，热力管道使用岩棉、聚氨酯等保温材料进行保温，为了进一步减小散热损失，将管道布置与地沟内，或者直接将管道埋地。这样的保温方式有如下缺点：

1、保温效果一般，并且保温结构体积大，增加管道布置难度，特别是改造项目，本来空间就受限；

2、岩棉、聚氨酯等保温材料安装过程中，工人工作条件差；

3、岩棉、聚氨酯等保温材料质量难以控制，施工质量亦难以控制，最终导致保温效果达不到设计要求，并且即使发现材料或者施工问题，由于返工难度大，基本不可能重新施工；

4、为了进一步减小散热损失，将管道布置与地沟内，或者直接将管道埋地，造成地面开挖，增加工程量。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种热力管道的绝热保温装置，根据热传导、热对流和热辐射理论，在保温设计中热对流和热传导的损失占了散热损失的绝大部分，通过真空保温技术从根源上限制了热对流和热传导，又通过低发射率材料的使用，有效降低了辐射散热损失，最终达到近乎绝热的保温效果。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种热力管道的绝热保温装置，所述绝热保温装置包括：

内板，所述内板包裹在热力管道外壁，并与热力管道外壁紧密接触；

外板，所述外板设置在内板外围、与内板之间设有空腔，外板端部与内板密封连接，所述外板设有抽真空接口；

隔热层，所述隔热层设置在内板与外板之间的空腔中，隔热层两端固定连接外板端部的内侧面上，所述隔热层用于在内板与外板之间空腔中实现隔热。

如上所述的热力管道的绝热保温装置，优选，所述绝热保温装置还包括：

承托部，所述承托部有多个，分别设置在内板和隔热层上，用于在绝热保温装置内部进行支撑；

连通部，所述连通部设置在隔热层上，用于将隔热层内外空腔连通。

如上所述的热力管道的绝热保温装置，优选，所述隔热层包括第一隔热板和第二隔热板，所述第二隔热板设置在第一隔热板外围，第一隔热板和第二隔热板之间设有空腔，第一隔热板和第二隔热板两端均固定连接在外板端部的内侧面上。

如上所述的热力管道的绝热保温装置，优选，所述第一隔热板和第二隔热板上均设有承托部；

优选地，所述第一隔热板和第二隔热板上均设有连通部。

如上所述的热力管道的绝热保温装置，优选，所述内板、第一隔热板和第二隔热板的外表面均涂有低发射率材料，或者对所述内板、第一隔热板和第二隔热板的外表面进行抛光处理。

如上所述的热力管道的绝热保温装置，优选，所述承托部为膨胀节；

优选地，所述内板上的膨胀节顶部与第一隔热板内表面接触连接，所述第一隔热板上的膨胀节顶部与第二隔热板内表面接触连接，所述第二隔热板上的膨胀节顶部与外板内表面接触连接；

优选地，所述连通部为通孔；

优选地，所述第一隔热板的通孔与第二隔热板的通孔正对设置；

优选地，所述抽真空接口设有阀门。

如上所述的热力管道的绝热保温装置，优选，所述内板、外板、第一隔热板和第二隔热板均包括多个单元，相邻单元的连接处均设有断桥机构，所述断桥机构用于防止层与层之间的热传导。

如上所述的热力管道的绝热保温装置，优选，所述内板的相邻单元之间的连接方式为焊接，所述外板的相邻单元之间的连接方式为焊接。

如上所述的热力管道的绝热保温装置，优选，所述断桥机构包括：

桥基，所述桥基固定连接在相邻单元的连接处，用于支撑桥身；每个所述的断桥机构均包括有两个桥基，所述两个桥基相对设置在相邻层的单元连接处；

桥身，所述桥身为隔热材料制成，桥身两端分别嵌入所述的两个桥基中。

如上所述的热力管道的绝热保温装置，优选，所述桥基为侧面设有开口的管状物，桥基无开口的一侧焊接在相邻单元连接处，所述两个桥基的开口相对设置；所述桥身为板状，所述桥身的两端通过桥基侧面的开口嵌入桥基内部。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

1.现有供热管网热损失一般按5％考虑，本发明可以将供热管网的热损失降低到0.5％以内，即每公里温降控制在0.02℃以内；

2.当管道直径1m，管道温度95℃，环境温度零下20℃，风速5m/s，夜间环境时，常规保温方式要达到供热管网的热损失低于0.5％，保温厚度需要达到100mm以上(保温材料选用优质岩棉的情况下)，而本发明的绝热保温装置仅需50mm，是常规保温方式保温厚度的一半，当管道温度更高时，厚度优势将更加明显；

3.本发明的绝热保温装置具有优秀的保温性能，可考虑适当放大热力管道的管径，这样有助于降低管道水阻；

4.本发明的绝热保温装置安装时套于管道外侧，不需与管道进行焊接，即不需在管道上动火，节省安装时的物力人力，对于现场改造项目，可在不用切割管道的情况下改造安装；

5.本发明的绝热保温装置设有动态抽真空接口，用于安装完成后统一抽真空，并且在维护过程中发现失真空后方便进行重新抽真空；

6.本发明的绝热保温装置每层隔板上设置膨胀节，一方面其可补偿各层隔板温度不同导致的胀差，另一方面其可用于本装置内部自支撑，避免由于两侧大气压力将其压扁，支撑装置仅与相邻外侧隔板接触，并且是线接触或者点接触，理论上可认为接触面积为零，所以可忽略由于接触导致的热传导；

7.本发明的绝热保温装置具有优秀的保温效果和厚度优势，所以可直接将热力管道架空布置，不需将热力管道直埋或置于地沟中。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例的绝热保温装置使用状态示意图；

图2为本发明实施例的绝热保温装置单元连接处总体结构示意图；

图3为图2中A-A剖面结构示意图；

图4为图3中B-B剖面结构示意图；

图5为图3中C处局部放大结构示意图；

图6为图4中D处局部放大结构示意图。

附图标记说明：

1-热力管道；2-内板；3-第一隔热板；4-第二隔热板；5-外板；6-抽真空接口；7-承托部；

8-断桥机构；801-桥基焊接点；802-桥基；803-桥身；

9-单元焊接点；12-连通部。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，根据本发明的实施例，提供了一种热力管道的绝热保温装置，绝热保温装置包括：内板2，内板2包裹在热力管道1外壁，用于与热力管道1外壁紧密接触，实现第一级隔热。外板5，外板5设置在内板2外围、与内板2之间设有空腔，外板5端部与内板2密封连接，所述外板5设有抽真空接口6。隔热层，隔热层设置在内板2与外板5之间的空腔中，隔热层两端固定连接外板5端部的内侧面(即连接外板5端部的侧壁的内表面)上，所述隔热层用于在内板2与外板5之间空腔中实现第二级隔热。

如图2所示，在本实施例的具体实施方式中，热力管道1、内板2、外板5和隔热层均为圆管状，由内而外依次设置热力管道1、内板2、隔热层、外板5，外板5外侧设有抽真空接口6。

在本发明中，因为热力管道1、内板2、外板5和隔热层(以及下文所提及的第一隔热板3和第二隔热板4)均为圆管状且构成了密封空腔，本发明所提到的内侧面指靠近轴心的侧面或端部侧壁的内表面，所提到的外侧面指远离轴心的侧面或端部侧壁的外表面，其限定仅用于方便描述，并不对本发明构成限制。

在本发明的示例性实施例中，绝热保温装置还包括：承托部7，承托部7有多个，分别设置在内板2和隔热层上，用于在绝热保温装置内部进行支撑。连通部12，连通部12设置在隔热层上，用于将隔热层内外空腔内的空气连通。承托部7在绝热保温装置内部起到自支撑作用，当使用真空泵通过抽真空接口6将绝热保温装置内部抽成真空时，外板5在大气压力的作用下会承担很大的压力，通过承托部7将外板压力分散到隔热层和内板2以及热力管道1，保护绝热保温装置不被压扁。

在本实施例中，作为优选方案，每层的承托部7均按照一定的规则设置，比如等间距设置每层的承托部7，层与层之间的承托部7间距亦按照一定的规则设置，比如越靠近外界大气的层，其承托部7间距越小。

在本发明的示例性实施例中，隔热层包括第一隔热板3和第二隔热板4，所述第二隔热板4设置在第一隔热板3外围，第一隔热板3和第二隔热板4之间设有空腔，第一隔热板3和第二隔热板4两端均固定连接在外板5端部的内侧面上。第一隔热板3和第二隔热板4将内板2与外板5所围成的空腔分成三层独立的子空腔，且三层子空腔通过连通部12互相连通。

在本发明的示例性实施例中，第一隔热板3和第二隔热板4上均设有承托部7。

在本发明的示例性实施例中，第一隔热板3和第二隔热板4上均设有连通部12。

如图2所示，在本实施例的具体实施方式中，绝热保温装置的具体结构为：由内而外依次设置内板2、第一隔热板3、第二隔热板4和外板5，内板2、第一隔热板3、第二隔热板4和外板5之间均间隔一定距离，外板5端面与内板2外侧面(即外表面)密封连接，外板5与内板2之间形成密闭空腔，在密闭空腔中设置第一隔热板3和第二隔热板4，第一隔热板3和第二隔热板4的端面固定连接到外板5端面的内侧面上。内板2的内侧面(即内表面)与热力管道1的管壁紧密接触。

在上述的热力管道的绝热保温装置中，优选，内板2、第一隔热板3和第二隔热板4的外表面涂有低发射率材料。

在本发明的具体实施例中，内板2、第一隔热板3、第二隔热板4和外板5采用钢质管，钢质管表面通过红外辐射可以传递部分热量给下一层钢质管，造成热量损失，因此在内板2、第一隔热板3和第二隔热板5的外表面涂低发射率材料，可以有效防止管层间通过红外辐射进行热量的传导，低发射率材料可选用金属低发射率材料，比如铝箔、铜箔，表面粗糙度较低的铝箔和铜箔的发射率可以控制在0.1以内，可以较好防止辐射散热。

在本实施例中，作为优选方案，内板2、第一隔热板3和第二隔热板4的外表面进行抛光处理。抛光的钢质管表面粗糙度控制在1μm以内，红外发射率在0.05-0.2之间，亦可以较好防止辐射散热。

在本发明的示例性实施例中，所述承托部7为膨胀节，即是由相应板材的部分向外膨出而形成的倒U型结构、半圆形结构或三角形结构，参见图1，比如内板2的一段板材向外鼓出而形成一个半圆形的膨胀节。优选膨胀节为半圆形结构。

在本发明的示例性实施例中，所述内板2上的膨胀节顶部与第一隔热板3内表面接触连接，所述第一隔热板3上的膨胀节顶部与第二隔热板4内表面接触连接，所述第二隔热板4上的膨胀节顶部与外板5内表面接触连接。内层板的膨胀节顶部与外层板的内侧面(即内表面)接触，由于膨胀节顶部为圆弧状，接触方式为点接触，即便在有轻微变形时也可认为是线接触，因此理论上可认为接触面积为零，所以可忽略由于接触导致的热传导。

在本发明的示例性实施例中，连通部12为通孔。

在本发明的示例性实施例中，第一隔热板3的通孔12与第二隔热板的通孔12正对设置。

在本发明的具体实施例中，第一隔热板3的通孔12与第二隔热板4的通孔12均有一个，设置在抽真空接口6的下方，在密闭空腔中，第一隔热板3与第二隔热板4上分别设置一个通孔即可实现在密闭空腔内部全部抽真空，同时，在正常保温时，通孔越少，密闭空腔中的残留空气对流也越小，有效减小热对流。

在上述的热力管道的绝热保温装置中，优选，所述抽真空接口6设有阀门。在本发明的具体实施例中，阀门可选用单向阀或者止气阀，为了更好的防止外部空气的渗入，可在抽真空接口6处设置密封端盖。

如图2、图3和图4所示，在本发明的示例性实施例的一具体实施方式中，内板2、外板5、第一隔热板3和第二隔热板4均包括有多个单元，相邻单元的连接处均设有断桥机构8，断桥机构8用于防止层与层之间的热传导。处于绝热保温装置密封腔体内部的第一隔热板3和第二隔热板4均包括有多个单元，多个单元之间进行满焊工作量巨大，因此采用支架在内部进行支撑，只需要点焊或者搭接固定即可；内板2与热力管道1外壁接触，具有与热力管道1外壁相同的温度，若采用全金属支撑会在内板2、第一隔热板3、第二隔热板4和外板5之间形成热桥，导热加剧，因此选用断桥机构8，在支撑的同时防止热桥的形成，防止层与层之间热桥的形成从而阻止层间热传导，同时可以提升安装效率。

在本发明的示例性实施例中，内板2单元之间的连接方式为焊接，所述外板5单元之间的连接方式为焊接。

在本发明的示例性实施例的一具体实施方式中，内板2单元之间的连接方式为密封焊接，所述外板5单元之间的连接方式为密封焊接，内板2单元的连接处、外板5单元的连接处均设有单元焊接点9，在单元焊接点9实施焊接，第一隔热板3单元之间连接方式为搭接，第二隔热板4单元之间的连接方式为搭接，外板5与第二隔热板4之间、第二隔热板4与第一隔热板3之间、第一隔热板3与内板2之间的单元的连接处均设有断桥机构8，断桥机构8一端连接在一层单元的连接处，另一端连接在相邻层且与其相对的单元的连接处(单元连接处是指同一板层的两个相邻单元之间的接触部分)。

在本发明的示例性实施例的另一具体实施方式中，第一隔热板3单元之间连接方式为点焊，第二隔热板4单元之间的连接方式为点焊。

在本发明的示例性实施例中，作为优选方案，一层的任一单元，与相邻层上与之对应的单元具有相同的长度，因此该单元以及与该单元相对应的其他层单元，具有处在同一平面的单元连接处，以便设置断桥机构8。

如图5、图6所示，在本发明的示例性实施例中，所述断桥机构8包括：桥基802，桥基802固定连接在同一板层的相邻单元的连接处，用于支撑桥身803，每个所述的断桥机构8均包括有两个桥基802，所述两个桥基802相对设置在相邻层的单元连接处。桥身803，桥身803为隔热材料制成，桥身803两端分别嵌入所述的两个桥基802中。

在本发明的示例性实施例中，桥基802为侧面设有开口的管状物，且开口的宽度小于管状桥基802的直径，桥基802无开口的一侧焊接在同一板层的相邻单元连接处，两个桥基802的开口相对设置；桥身803为两端厚、中间薄的板状，所述桥身803的两端通过桥基802侧面的开口嵌入桥基802内部。

在本发明的具体实施例中，断桥机构8有多个，在层间环状空间内圆周排布，在桥基802与单元连接处的接触处设有桥基焊接点801，在桥基焊接点801对桥基802实施焊接，桥基802为金属材料制成，可选用铁或者合金钢，桥身803为两端厚、中间薄的板状，安装时将两端较厚的部位嵌入桥基802内部，桥身803采用隔热材料制成，可选用聚四氟乙烯、硬质橡胶或其他的硬质塑料。桥身803的与桥基802配合的两端部为圆弧形，弧度与管状桥基802相匹配，以便于桥身803的端部插入桥基802的内部，并卡紧。

在本发明的具体实施例中，作为优选方案，热力管道1直径1m，管道温度95℃，环境温度零下20℃，风速5m/s，绝热保温装置整体厚度为30mm，内板2与外板5的厚度均为1mm，第一隔热板3与第二隔热板4的厚度均为1mm，层间距离为15mm，承托部7高度为15mm，承托部7顶端为圆弧状，连通部12为直径8mm的通孔，断桥机构8整体高度为15mm，在相邻层间的环状空间圆周分布6个断桥机构8，桥基802呈侧面设有开口的圆管状，厚度为1mm，直径为5m，开口宽度为1mm，桥身803长度为13mm，桥身803端面厚度为3mm，桥身803中间厚度为1mm。

本发明的绝热保温装置在不同情况下有不同的安装方式：

1.对于全新的管道可在工厂配管时一并安装，将本发明的绝热保温装置直接套装在热力管道1上，或者在热力管道1的生产阶段，可以将内板2与热力管道1外壁视为一体，直接在热力管道1外壁上加工出第一隔热板3、第二隔热板4和外板5，热力管道1外壁、第一隔热板3和第二隔热板4均设有承托部7，第一隔热板3和第二隔热板4均设有连通部12，外板5设抽真空接口6；

2.对于已经在使用的热力管道在现场安装：对于热网需改造的管道，在现场安装。整体安装顺序为自内而外，首先将内板2沿纵向对开，然后套于热力管道1上将开口对焊，再将外板5两端部的端盖从原有外板5上分离出、或增设环形端盖，密封焊接在内板2上，内板2单元的接触处(连接处)进行密封焊接，随后在内板2的单元接触处沿圆周均匀设置六个断桥机构8并点焊固定；其次，逐个安装第一隔热板3的多个单元，将第一隔热板3的第一个单元沿纵向对开，套于内板2上并将开口焊接，第一隔热板3的第一个单元末端与内侧的断桥机构进行点焊固定，之后铺设第二个单元，将第二个单元与第一个单元的接触处进行焊接，以此类推安装多个单元，第一隔热板3最后一个单元的端部与端盖内侧面进行焊接，在第一隔热板3的单元接触处沿圆周方向均匀设置六个断桥机构并点焊固定；再者安装第二隔热板4，方法同第一隔热板3安装方法相同；最后安装外板5，外板5的多个单元均沿纵向对开，逐个安装外板5的多个单元并进行密封焊接，将靠近端盖的两块外板5与端盖的接触位置密封焊接。

对于本发明具体实施例中的不同实施方式，其所对应的安装方法也有所不同，在另一具体实施方式的绝热保温装置的安装方法中，第一隔热板3的单元之间、第二隔热板4的单元之间分别采用搭接的连接方式，断桥机构8与其所接触的层间采用搭接的连接方式。层间单元之间、断桥机构8与层之间连接方式有多种，比如孔轴配合、卡扣连接、接触啮合连接等，并不仅仅局限于本发明实施例中所提及的连接方式。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种热力管道的绝热保温装置，其特征在于，所述绝热保温装置包括：

内板，所述内板包裹在热力管道外壁，并与热力管道外壁紧密接触；

外板，所述外板设置在内板外围、与内板之间设有空腔，外板端部与内板密封连接，所述外板设有抽真空接口；

隔热层，所述隔热层设置在内板与外板之间的空腔中，隔热层两端固定连接外板端部的内侧面上，所述隔热层用于在内板与外板之间空腔中实现隔热；

所述绝热保温装置还包括：

承托部，所述承托部有多个，分别设置在内板和隔热层上，用于在绝热保温装置内部进行支撑；

连通部，所述连通部设置在隔热层上，用于将隔热层内外空腔连通；

对所述内板、隔热层的外表面进行抛光处理；

所述隔热层包括第一隔热板和第二隔热板，所述第二隔热板设置在第一隔热板外围，第一隔热板和第二隔热板之间设有空腔，第一隔热板和第二隔热板两端均固定连接在外板端部的内侧面上；所述内板、外板、第一隔热板和第二隔热板均包括多个单元，相邻单元的连接处均设有断桥机构，所述断桥机构用于防止层与层之间的热传导；

所述内板的相邻单元之间的连接方式为焊接，所述内板相邻单元之间的连接处设有单元焊接点；

所述外板的相邻单元之间的连接方式为焊接，所述外板相邻单元之间的连接处设有单元焊接点；

所述第一隔热板相邻单元之间的连接方式为搭接，所述第二隔热板相邻单元之间的连接方式为搭接；

所述断桥机构包括：

桥基，所述桥基固定连接在相邻单元的连接处，用于支撑桥身；每个所述的断桥机构均包括有两个桥基，所述两个桥基相对设置在相邻层的单元连接处；

桥身，所述桥身为隔热材料制成，桥身两端分别嵌入所述的两个桥基中。

2.如权利要求1所述的热力管道的绝热保温装置，其特征在于，所述第一隔热板和第二隔热板上均设有承托部。

3.如权利要求2所述的热力管道的绝热保温装置，其特征在于，所述内板、第一隔热板和第二隔热板的外表面均涂有低发射率材料。

4.如权利要求2所述的热力管道的绝热保温装置，其特征在于，所述承托部为膨胀节。

5.如权利要求2所述热力管道的绝热保温装置，其特征在于，

所述第一隔热板和第二隔热板上均设有连通部；

所述内板上的膨胀节顶部与第一隔热板内表面接触连接，所述第一隔热板上的膨胀节顶部与第二隔热板内表面接触连接，所述第二隔热板上的膨胀节顶部与外板内表面接触连接；

所述连通部为通孔；

所述第一隔热板的通孔与第二隔热板的通孔正对设置；

所述抽真空接口设有阀门。

6.如权利要求1所述热力管道的绝热保温装置，其特征在于，所述桥基为侧面设有开口的管状物，桥基无开口的一侧焊接在相邻单元连接处，所述两个桥基的开口相对设置；所述桥身为板状，所述桥身的两端通过桥基侧面的开口嵌入桥基内部。