淺析聚氨酯保溫管道在地熱工程中的應用

淺析聚氨酯保溫管道在地熱工程中的應用

江義（天津世紀天源集團股份有限公司，天津300300）

摘要：硬質泡沫聚氨酯往往具備優質的隔熱性能，再加上該材料往往具有較高的抗熱性能，應用于管道鋪設的時候不會輕易出現吸水，非常適合應用于管道保溫�；�于此發展背景，本文首先分析當前普遍將聚氨酯保溫管道應用于地熱工程的價值體現，接著立足于此，結合一些地區的地熱工程施工案例，全面分析將聚氨酯保溫管道應用于地熱工程的具體施工技術，以期能夠詮釋出聚氨酯材料無可比擬的性能。

關鍵詞：聚氨酯保溫管道；地熱工程；發泡處理即使身處夏季炎熱的南方地區，人們依然可以享受到來自于人工制冷的清涼感覺，即使身處冬季嚴寒的北方地區，人們同樣可以感受到來自于集中供熱的溫暖舒適，這一切的實現都有賴于聚氨酯材料的發展和廣泛應用。無論是制冷還是保溫作業，都離不開對于聚氨酯直埋管道的有效利用，目前聚氨酯材料在我國一些領域中的應用尚處于起步的探索階段，相信未來還將有著無限的發展空間與應用潛力。

1、淺析在地熱工程中應用聚氨酯保溫管道的優勢

1.1、熱損耗相對偏低

現如今國內大部分地熱工程的直埋管，普遍選用了硬質泡沫聚氨酯保溫，能夠產生的導熱保溫效果較常規的保溫管道至少顯著提高了4倍-9倍。聚氨酯保溫管道在導熱系數奇高的基礎上，還能夠保持低于0.2kg/m2吸水效率，再加上聚氨酯材質泡沫的閉孔率高達92%，如此一來大幅降低了供熱管道所產生的熱損耗情況，因此聚氨酯保溫管道非常符合地熱工程對于材料導熱保溫性能的基本要求[1]。

1.2、絕緣性能比較好

硬質泡沫的聚氨酯保溫管道的保溫層，通常都是緊密聯結在鋼管外殼處，能夠很好地阻隔空氣、水等雜質的滲入，所以聚氨酯保溫管道通常具備優質的防腐效能。再加上聚氨酯保溫管道材料所具有的閉合發泡孔，具有的吸水性能微乎其微，因此也不會受到空氣和水的侵蝕損害，良好的絕緣性能使得聚氨酯保溫管道施工，相較傳統的架空敷設以及地溝敷設方法，延長了多達3-4倍的生命周期。

1.3、限制條件相對少

選擇運用聚氨酯保溫管道來做好地熱工程的施工工序，客觀上具有非常明顯的優勢。主要在于直埋管道幾乎不需要占用過多的地溝面積，便可以直接埋進地表以下，因此基本不會受到施工現場占地面積因素的限制。在將聚氨酯保溫管道直埋入地下之后，節省的土方開挖量甚至超過50%，減少了至少90%的土建砌筑或混凝土量，因此終實際消耗的工期時間，較以往的保溫管道施工方式，幾乎能夠縮短50%的程度。

2、淺析聚氨酯保溫管道在地熱工程中的應用概況

2.1、施工流程的全面把控

就目前而言，我國應用聚氨酯保溫管道建設地熱工程的時間還不長，但是經過十幾年的應用實踐，聚氨酯保溫管道優越的使用性能，逐漸為業界人士廣泛認可和稱贊。地熱工程的建設質量往往關乎著國計民生，因此施工人員在開展具體施工的時候，應當嚴格根據地熱工程的實際建設情況，預先確定具體的施工流程方案。例如，在開展聚氨酯保溫管道施工之前，應當率文章編號：2096-4390（2018）20-0110-02

先對施工現場進行精準的測量，以便結合測量的尺寸、長寬以及大小等數據，適時對保溫管道進行分段或除銹處理。接著，技術人員應結合地熱工程施工現場的實際情況，預先制定好聚氨酯的生產線，以便后續合理計算發泡劑的時長以及注入量。另外，在將硬質聚氨酯保溫材料運到施工現場之后，技術人員應當及時開展挖溝土方處理作業，率先在溝槽底鋪設15cm的細砂或者中密填土，再直接對聚氨酯保溫管道進行焊口處理，初步保證聚氨酯保溫管道的基本結構，能夠符合地熱工程對于保溫管道材料防腐性能的標準要求，產生顯著的保溫效果[2]。

2.2、科學搭設管道生產線

在地熱工程的施工現場，施工人員應當確保地質勘查、地質測量工作的有效性，以便選擇相對比較平坦的區域，及早制動好需要鋪設聚氨酯保溫管道的生產線。通常情況下，在聚氨酯保溫管道的生產線，施工單位要準備好可能會用到的聚氨酯發泡劑或者空氣壓縮機，其中發泡劑主要是為了按照1:1的比例，精準的將異氰酸酯劑和聚醚多元醇劑抽取出來，經過攪拌混合之后再添加到發泡層。如此一來，還有利于同時將混料一并注入到發泡層，以便后期合理把控好發泡劑的注入時長，讓各種規格的聚氨酯保溫管道密度都能夠被控制在特定的范圍，確保聚氨酯保溫管道的發泡質量能夠達到要求，降低在地熱工程中應用時容易出現隱患的概率。等到聚氨酯保溫管道的生產線被初步預設完成之后，技術人員可以在此基礎上考慮管道經過直埋后，能夠承受的土壤以及地面活荷載能力，以便兼顧考慮管道應用于地熱工程的防水抗侵蝕性能。

2.3、合理計算發泡劑時長

2018.20科學技術創新-111淺析原平市重點水源地的開發利用和管理保護

（山西省原平市水資源管理委員會辦公室，山西忻州034100）

摘要:對原平市重點水源地的開發利用現狀進行了詳細的論述，指出其主要原因并對其存在的問題進行了分析，建議實行嚴格水資源管理制度和提出可行性措施，劃分了保護區域、規定了保護措施。

關鍵詞:原平市；重點水源地；開發利用；存在的問題；管理保護

在地熱工程的施工現場，技術人員時常需要對直埋保溫管、直埋保溫管、直埋波紋補償器進行焊接處理，在焊接之前要考慮的正是發泡處理工藝。只是在施工現場的大部分時間里，經過手工纏繞處理的直埋保溫管往往會受到施工現場條溫度等條件的影響，導致發泡質量受到了嚴重的制約，由此在抗沖擊、抗擠壓或者防護性能等方面都容易留下安全隱患，這要求技術人員在施工之前，合理計算發泡劑需要注入的時長。按照發泡機的運行原理，能夠得知發泡劑注入時長的計算公式應該是：T≥60π（R2-r2）L/v，其中T所代表的正是發泡劑注入的少時長限制，R和r分別為外護管的內徑和外徑，在得知管道L的前提下，就可以計算出發泡機的住料率v。在進行發泡處理之前，技術人員要先在直埋保溫管的接頭位置做好防腐、脫銹處理，之后再用具有一定厚度的墊片包裹住光禿的管道，預留出可用于進行發泡的時間。另外，墊片的外面也應該纏繞聚乙烯材質的外殼，配合足量的膠一起使用，確保聚氨酯保溫管道（轉下頁）中圖分類號：S273文獻標識碼：A

原平市位于山西省北中部,東西長約62km。南北寬約58km,總面積為2550km2。原平東臨五臺山,西靠寧武縣,中部為忻定盆地,區域地勢總體西北高,東南低。原平市屬溫帶大陸性氣候,多年平均降水量457.3mm。年平均氣溫是9℃~10℃。重點水源地有:南陽水源地,陽武河洪積扇東南部水源地,永興河沖洪積扇蘭村水源地。

《根據原平市第二次水資源開發利用調查評價》,原平市1956年-2005年多年的平均水資源總量為2.38億立方米,年平均水資源總量2.19億立方米。其中多年平均地下水資源量

1.5211億立方米,地表水資源量1.5408億立方米,兩者重復

0.686億立方米。

現新數據顯示原平市人均水資源占有量510立方米/人高于全省人均水資源量381立方米/人,低于忻州市人均水資源量682立方米/人。而畝均水資源量227立方米/畝,僅為全國平均水平的13%,可見水資源量小且時空分布不均勻,屬于嚴重文章編號：2096-4390（2018）20-0111-02

缺水地區。

1原平市重點水源地的開發利用現狀

1.1南陽水源地的開發利用

南陽水源地位于原平市滹沱河沿岸中南部的Ⅰ級階地和河漫灘區,面積約31平方公里,地下水為新生界松散巖類孔隙水,主要包括襲奪滹沱河地表水和截取陽武河洪積扇地下水排泄量,已開發為山西魯能晉北鋁廠大型企業的水源地,開采區范圍主要是南陽店以南,武彥村以北,田家莊以東,北賈以西,陽武河洪積扇的中下部。根據《山西省原平市滹沱河畔供水水文地質普查報告》多年平均可開采量6198萬m3/a,山西礦產儲量委員會批準可開采量資源為5110萬m3/a,本區域現有水井74眼,單井出水量50-251m3/h,年開采量850萬立方米,其中600萬立方米為晉北鋁業取水。但存有嚴重空氣污染威脅和年總用水量大等問題。有待環保、衛生等部門的嚴密檢測和科學的管理,及對用水總量的控制,才能使企業既造福社會又不污染環境。（轉下頁）

的外殼能夠具備足夠的粘性，降低后期地熱工程地下水侵蝕滲透的概率，免得注入的發泡劑難以發揮實際功效。

2.4施工現場的分段除銹

在地熱工程的施工現場鋪設好生產線之后，就可以直接開展預制聚氨酯直埋保溫管道的施工流水作業，這一項屬于現場預制聚氨酯保溫管道所具有的獨特優勢。同時，技術人員應根據施工現場的實際安裝情況，做好對于聚氨酯管道保溫預制處理，避免在運輸到施工現場的過程中受到任何形式的破壞現象，至于直埋管段的具體長度可以根據地熱工程現場的實際情況做出選擇[3]。值得注意的是，在聚氨酯保溫管道的施工現場，可以根據預設的施工技術方案，合理的對預制管道進行分段安排，降低日后需要對已經經過保溫處理的成品進行再度加工的頻次，大限度壓縮施工的實際消耗時長。地熱工程所需要用到的聚氨酯保溫管道普遍比較長，設置的分段越少越有利于減少焊口的數量，通�？梢愿鶕�現場實況，將管路分為6m段或者12m段，其中12m段主要可以設置在直管部位，像是一些轉角部位可以設置為6m段，以便日后可以根據分段設計情況，開展相應的焊口對接處理工藝。

2.5做好相關的試驗操作

在北京南站周邊的地熱工程施工中，技術人員需要改造的地熱工程管道全長達到964m，其中Φ250mm的路段長度為320m，Φ300mm的路段長度為35m，另有長度達到365m的Φ500mm路段，其中聚氨酯保溫管道主要采取直埋敷設的方法。在施工現場的水壓試驗操作過程中，技術人員分別對聚氨酯保溫管道的強度和嚴密性進行了針對性的試驗。首先，在水壓的試驗環節，技術人員先是在試驗段管道口試驗了聚氨酯保溫管道的強度，接著又將試驗壓力調高到了初始壓力的1.5倍，經過10min的試驗時間后，發現聚氨酯保溫管道沒有發生壓降或滲漏現象。此后，技術人員將嚴密性試驗的壓力升高到了原始壓力的1.25倍，在緩緩升高到試驗壓力段的同時，檢測了聚氨酯保溫管道的焊縫、管道、管路附件等位置，發現支架沒有發生明顯的變形情況，基本上沒有出現滲漏情況，確認壓力降沒有超過0.05Mpa之后，可以確認在此次地熱工程聚氨酯保溫管道施工中，各項工序的操作基本符合標準規范要求。

結束語

綜上所述，隨著科學技術的深化發展，聚氨酯保溫管道的應用變得愈發廣泛，極大的便利了地熱工程的管道施工工藝。只是，目前國內對于聚氨酯保溫管道的研究尚處于探索階段，時常面臨著一些容易影響到聚氨酯保溫管道生命周期的因素，無論是原材料性能因素，還是施工環節的影響因素，技術人員都應當科學應用相關的施工技術，準確排除干擾因素造成的阻礙，有效延長聚氨酯保溫管道的使用壽命。

參考文獻

[1]張鋒.室外直埋式聚氨酯保溫管道的現場預制施工技術分析

[J].機電信息,2018(12):91-92.

[2]徐業峰,李明友,唐國濤.聚氨酯復合保溫管技術及發展[J].聚氨

酯工業,2017,32(03):1-4.

[3].聚氨酯保溫管道的"生命線"[J].環球聚氨酯,2017(06):60-73.