CN111878642A - 一种三管共壳式直埋供热管道 - Google Patents

一种三管共壳式直埋供热管道 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种三管共壳式直埋供热管道，属于供热管道结构技术领域。包括高温供水管、低温供水管、回水管和外护管；高温供水管、低温供水管、回水管设在外护管内部，高温供水管、低温供水管和回水管的外壁与外护管内壁之间填充有保温层；高温供水管、低温供水管和回水管的外壁均设有报警线。减少了供热工程施工所需要的出土方量，能够提高施工速度，缩短施工工期，节约施工成本。同时，用一根管道替代了传统的三根管道，使运输与施工过程变得更为简便。另外，该结构还能提高保温材料的利用效率，在保证管网相同的保温能力与散热损失的条件下节约了保温材料的用料，降低了供热管道的造价，实现了供热管网中能源的分级利用，具有巨大的经济效益。

Description

一种三管共壳式直埋供热管道
技术领域
本发明属于供热管道结构技术领域，具体涉及一种三管共壳式直埋供热管道。
背景技术
近年来，供热管网一般采用直埋的敷设方法，并对供水管道与回水管道分别设置保温层与外护管。在一些二级管网中的用户支线管道，由于用户对于供热温度要求的不同，同时使用两个不同温度的供热管道分别实现室内供暖与供热水功能可以实现能源的分级利用，大大提高能源的利用效率。然而，使用三管布置在现有的管道结构基础上需要较大的土壤开挖量，进而导致施工工程量较大，延长了施工工期与初期投资。同时，会浪费部分材料的保温功能，降低保温材料的利用率，增大材料损耗，降低经济性。在保证供热效率的前提下会大大增加项目的前期投资，使热电联产与集中供热的发展收到经济因素的制约。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种三管共壳式直埋供热管道，施工效率高，在保证管网相同的保温能力与散热损失的条件下节约了保温材料的用料，降低了供热管道的造价和安装费用。
本发明通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种三管共壳式直埋供热管道，包括高温供水管、低温供水管、回水管和外护管；高温供水管、低温供水管、回水管设在外护管内部，高温供水管、低温供水管和回水管的外壁与外护管内壁之间填充有保温层；高温供水管、低温供水管和回水管的外壁均设有报警线。
优选地，报警线分别设在高温供水管、低温供水管和回水管的外壁上方。
优选地，高温供水管、低温供水管和回水管分别通过固定支架与外护管连接。
进一步优选地，固定支架设在高温供水管、低温供水管和回水管的下方，且若干固定支架沿直埋供热管道的长度方向均布。
优选地，外护管的截面为椭圆形，高温供水管和低温供水管分别设在回水管的两侧，高温供水管、低温供水管和回水管的圆心与外护管截面的长轴重合。
进一步优选地，外护管截面的长轴与水平方向的夹角为±10°。
进一步优选地，外护管截面的长轴长度为高温供水管、低温供水管和回水管半径之和的3～6倍，外护管截面的短轴长度为回水管半径的3～6倍。
优选地，外护管的截面为等腰圆角三角形，高温供水管、低温供水管和回水管分别设在外护管内的顶角及两个底角处。
进一步优选地，外护管的腰长为回水管半径的3～6倍，外护管的底边长为回水管半径的3～6倍。
进一步优选地，回水管的直径与外护管的竖直中心线重合，且回水管的底点与外护管截面的中心重合；高温供水管和低温供水管对称设置在外护管的竖直中心线的两侧。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的一种三管共壳式直埋供热管道，替代了现有技术中心的高温供水管、低温供水管、回水管分开布置的方法，将三根工作管置于同一外护管内并统一布置保温层。减少了供热工程施工所需要的出土方量，能够提高施工速度，缩短施工工期，节约施工成本。同时，三管共壳式直埋供热管道用一根管道替代了传统的高温供水管、低温供水管、回水管三根管道，使运输与施工过程变得更为简便。另外，该结构还可以提高保温材料的利用效率，在保证管网相同的保温能力与散热损失的条件下节约了保温材料的用料，降低了供热管道的造价，实现了供热管网中能源的分级利用，具有巨大的经济效益。
进一步地，报警线分别设在高温供水管、低温供水管和回水管的外壁上方，防止管道受重力变形引起报警线失效。
进一步地，高温供水管、低温供水管和回水管分别通过固定支架与外护管连接，起到径向限位作用，防止管道在长期使用中受重力影响变形进而发生损坏。
更进一步地，固定支架设在管道下方，防止径向下沉变形，同时在直埋供热管道的长度方向均布若干固定支架，在起到良好支撑效果的同时，能够节约成本。
进一步地，外护管的截面为椭圆形，此结构横向宽度较传统布置方案显著减小，进而可以减少供热工程施工所需要的出土方量，提高施工速度，缩短施工工期，节约施工成本。而高温供水管、低温供水管、回水管三管水平布置的方法可以最大程度地减轻三管之间受沉降作用的互相影响，各管不受其他两管的重力作用影响，管道纵向载荷仅为管道本身重力及管道上方保温层及土壤的重力，能有效的减少各管纵向所受合力。长时间使用时能有效防止管道因沉降作用而导致的应力集中，保温材料脱空甚至断裂等现象。
更进一步地，外护管截面的长轴与水平方向的夹角为±10°，在保证开土施工的的便利性以外能保证管道所受载荷的均匀性，防止在长期使用后管道出现不均匀沉降现象带来的安全隐患。
更进一步地，外护管截面的长轴长度为高温供水管、低温供水管和回水管半径之和的3～6倍，在保证三个工作管能完整的置于外护管内的基础上为保温材料留出了空间。在工作管温度较高时，外护管截面的长轴长度应取较大的值。外护管截面的短轴长度为回水管半径的3～6倍，保证了回水管外保温层的厚度，进而为保温效果提供了保障。
进一步地，外护管的截面为等腰圆角三角形，此结构将回水管与两根供水管置于不同高度，充分利用了纵向空间，使管道整体横向宽度较传统布置方案显著减小，进而可以大大减少供热工程施工所需要的出土方量，提高施工速度，缩短施工工期，节约施工成本。同时，等腰三角形的结构坚固，抗压、抗变形能力优异，适用于城市中社区下方等横向施工环境较为严苛的直埋供热管道工程。对施工环境要求低，适用范围广。
更进一步地，外护管的腰长为回水管半径的3～6倍，外护管的底边长为回水管半径的3～6倍，保证三个工作管能完整的置于外护管内的基础上为保温材料留出了空间。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为图1的A-A剖面示意图；
图3为实施例2的结构示意图；
图4为图3的A-A剖面示意图；
图5为图3的B-B剖面示意图；
图6为现有技术中直埋供热管道的结构示意图。
图中：1-高温供水管、2-低温供水管、3-回水管、4-保温层、5-报警线、6-外护管。
具体实施方式
传统的直埋供热管道布置形式如图6所示，高温供水管1、低温供水管2和回水管3分开布置，并且分别设置保温层4与外护管6。
本发明的三管共壳式直埋供热管道，包括高温供水管1、低温供水管2、回水管3和外护管6；高温供水管1、低温供水管2、回水管3设在外护管6内部，高温供水管1、低温供水管2和回水管3互相之间不接触，高温供水管1、低温供水管2和回水管3分别通过固定支架与外护管6连接，在各管道之间填充有保温层4；高温供水管1、低温供水管2和回水管3的外壁均设有报警线5，优选地，报警线5分别设在高温供水管1、低温供水管2和回水管3的外壁上方。
在本发明的一个较优的实施例中，固定支架设在高温供水管1、低温供水管2和回水管3的下方，且若干固定支架沿直埋供热管道的长度方向均布。
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
实施例1
如图1、图2，将高温供水管1、低温供水管2、回水管3集中布置在截面为椭圆形的外护管6内，椭圆形外护管6的长轴与水平线夹角取-10°～10°。椭圆形外护管6长轴长度为高温供水管1、低温供水管2、回水管3半径之和的3～6倍，短轴长度取回水管3半径的3～6倍。其中，回水管3布置在椭圆形外护管6中间位置。高温供热管1、低温供热管2分别置于回热管3两侧。高温供水管1、低温供水管2和回水管3三管圆心共线，且与椭圆形外护管6的长轴重合。椭圆形外护管6与高温供水管1、低温供水管2、回水管3之间均存在间隙，在间隙中紧密填充保温材料形成保温层4。同时，在高温供水管1、低温供水管2和回水管3上方紧贴管道外表面处加装若干报警线5。椭圆形外护管6整体直埋于土壤表面下方0.5～3米处。
某供热管道工程的原有方案中，高温供水管1、低温供水管2和回水管3分开布置，高温供水管1半径为10个单位长度，工质温度为80℃；低温供水管2半径为15个单位长度，工质温度为60℃；回水管3半径为18个单位长度，工质温度为45℃，外护管均采用截面为圆形的外护管6。保温层4所使用保温材料导热系数为0.38[W(mK)-1]。本实施例中高温供水管1半径、低温供水管2半径、回水管3半径与原有方案相同。椭圆形的外护管6短轴长50个单位长度，长轴长120个单位长度。椭圆形外护管6长轴保持水平并与地面平行。且高温供水管1与回水管3圆心相距30个单位长度，低温供水管2与回水管3圆心相距35个单位长度。高温供热管1、低温供热管2、回热管3圆心连线与椭圆形外护管6长轴共线。椭圆形外护管6内与高温供水管1、低温供水管2、回水管3间隙处紧密填充与原有方案相同的保温材料形成保温层4。椭圆形的外护管6整体直埋于土壤表面下方0.8米处。
经过计算，在相同的工作条件下，本实施例中保温材料用料减少9％，施工所需要的出土方量减少40％。同时，外护管表面总散热损失减少38％。另外，在高温供水管、回水管纵向载荷基本不变的情况下低温供水管的纵向载荷减少50％。
实施例2
如图3、图4和图5，将高温供水管1、低温供水管2、回水管3集中布置在截面为圆角等腰三角形的外护管6内。外护管6的底边保持水平，三角形腰长及底边长均为回水管3半径的6～10倍。以圆角三角形外护管6截面中心点为圆心，以回水管3半径的2.5～5倍为半径作圆，圆半径应小于圆角三角形外护管6截面三角形中心点到任一顶点的连线长度，圆在圆角三角形外护管6截面三角形各顶点上切出圆角。回水管3布置在圆角三角形外护管6内上部中间位置，回水管3截面底点落在圆角三角形外护管6截面中心点上。高温供水管1与低温供水管2分别置于回水管3下方两侧、圆角三角形外护管6内，并按圆角三角形外护管6截面竖直中心线呈对称分布，使两管圆心连线保持水平。在圆角三角形外护管6与高温供水管1、低温供水管2、回水管3之间均存在间隙，在间隙中紧密填充保温材料以形成保温层4。同时，在高温供水管1、低温供水管2、回水管3上方加装若干报警线5以检测工作管道工作情况。圆角三角形外护管6整体直埋于土壤表面下方0.5～3米处。
某供热管道工程的原有方案中，高温供水管1、低温供水管2和回水管3分开布置，高温供水管1半径为10个单位长度，工质温度为80℃；低温供水管2半径与高温供水管1相同，工质温度为60℃；回水管3半径为14.1个单位长度，工质温度为45℃，外护管均采用截面为圆形的外护管7。保温层所使用保温材料导热系数为0.38[W(mK)-1]。本实施例中高温供水管1半径、低温供水管2半径、回水管3半径与原有方案相同。圆角三角形外护管6截面为圆角等边三角形，边长为80个单位长度。以圆角三角形外护管6截面中心点为圆点，38个单位长度为半径作圆在三角形上切出圆角。回水管3布置在圆角三角形外护管6内上部中间位置，截面底点落在圆角三角形外护管6截面中心点上。高温供水管1与低温供水管2分别置于回水管3下方两侧、圆角三角形外护管6内，并按圆角三角形外护管6截面竖直中心线呈对称分布，两管圆心连线长为30个单位长度，连线距圆角三角形外护管6中心点距离为10个单位长度。在圆角三角形外护管6与高温供水管1、低温供水管2、回水管3之间均存在间隙，在间隙中紧密填充与原始结构中相同的保温材料以形成保温层4。圆角三角形外护管6整体直埋于土壤表面下方0.8米处。
经过计算，在相同的工作条件下，本实施例中保温材料用料减少25％，施工所需要的出土方量减少54％。同时，外护管表面总散热损失减少34％。
需要说明的是，以上所述仅为本发明实施方式的一部分，根据本发明所描述的系统所做的等效变化，均包括在本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三管共壳式直埋供热管道，其特征在于，包括高温供水管(1)、低温供水管(2)、回水管(3)和外护管(6)；高温供水管(1)、低温供水管(2)、回水管(3)设在外护管(6)内部，高温供水管(1)、低温供水管(2)和回水管(3)的外壁与外护管(6)内壁之间填充有保温层(4)；高温供水管(1)、低温供水管(2)和回水管(3)的外壁均设有报警线(5)。
2.根据权利要求1所述的三管共壳式直埋供热管道，其特征在于，报警线(5)分别设在高温供水管(1)、低温供水管(2)和回水管(3)的外壁上方。
3.根据权利要求1所述的三管共壳式直埋供热管道，其特征在于，高温供水管(1)、低温供水管(2)和回水管(3)分别通过固定支架与外护管(6)连接。
4.根据权利要求3所述的三管共壳式直埋供热管道，其特征在于，固定支架设在高温供水管(1)、低温供水管(2)和回水管(3)的下方，且若干固定支架沿直埋供热管道的长度方向均布。
5.根据权利要求1所述的三管共壳式直埋供热管道，其特征在于，外护管(6)的截面为椭圆形，高温供水管(1)和低温供水管(2)分别设在回水管(3)的两侧，高温供水管(1)、低温供水管(2)和回水管(3)的圆心与外护管(6)截面的长轴重合。
6.根据权利要求5所述的三管共壳式直埋供热管道，其特征在于，外护管(6)截面的长轴与水平方向的夹角为±10°。
7.根据权利要求5所述的三管共壳式直埋供热管道，其特征在于，外护管(6)截面的长轴长度为高温供水管(1)、低温供水管(2)和回水管(3)半径之和的3～6倍，外护管(6)截面的短轴长度为回水管(3)半径的3～6倍。
8.根据权利要求1所述的三管共壳式直埋供热管道，其特征在于，外护管(6)的截面为等腰圆角三角形，高温供水管(1)、低温供水管(2)和回水管(3)分别设在外护管(6)内的顶角及两个底角处。
9.根据权利要求8所述的三管共壳式直埋供热管道，其特征在于，外护管(6)的腰长为回水管(3)半径的3～6倍，外护管(6)的底边长为回水管(3)半径的3～6倍。
10.根据权利要求8所述的三管共壳式直埋供热管道，其特征在于，回水管(3)的直径与外护管(6)的竖直中心线重合，且回水管(3)的底点与外护管(6)截面的中心重合；高温供水管(1)和低温供水管(2)对称设置在外护管(6)的竖直中心线的两侧。
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