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地铁给排水管道电伴热保温设计应用

发表时间：2021/6/4 来源：《基层建设》2021年第2期作者：史国帅

[导读] 摘要：本文从地铁车站电伴热保温工作原理，设计原则，设计参数以及特点等多角度，探讨了消防系统防冻保温措施的应用情况。

        中铁上海设计院集团有限公司天津分院天津 300073
        摘要：本文从地铁车站电伴热保温工作原理，设计原则，设计参数以及特点等多角度，探讨了消防系统防冻保温措施的应用情况。
        关键词：地铁；电伴热；管道
        引言
        消防系统是地铁车站消防设计的核心部分，因气候条件差异，南方与北方地区在防冻保温水设计也大不相同。在冬季，没有防冻措施的消防管道经常会被冻结，一旦地铁车站发生火灾，消防系统无法正常使用，这对地铁的安全性构成了非常大安全隐患。这个问题在某种程度上已经严重影响地铁的安全运营和消防安全。如何解决消防系统管道防冻问题，是设计者应该重视的问题。
        1工程概况
        石家庄市城市轨道交通2号线一期工程，某地铁车站共设四个出入口、一个安全出入口，两组风亭（低风亭）。在车站中端站厅层设置一处工作人员卫生间，站台层中部设置一处公共卫生间和污水泵房，站台层小里程端线路最低点设置废水泵房。
        2电伴热保温与传统防冻保温技术对比
        电伴热保温与传统防冻保温技术对比，详见表1
        表1电伴热保温与传统防冻保温技术对比表[1]

        3电伴热保温设计
        3.1设计范围及内容
        本站给排水及消防系统电保温设计范围：防冻对象包括风道、出入口及出入口向站厅层延伸20m、站台层屏蔽门端门外向区间方向走廊范围内的消防水管、生产和生活给水管、消防给水引入管及主废水压力废水管与区间压力废水管；车站向区间延伸100m的消防管道及区间压力废水管道。
        3.2工作原理
        管道电保温系统主要由电保温控制箱、双电源切换箱、发热电缆及配套附件、温度传感器、发热电缆供电电缆、控制电缆、铝箔胶带等组成。
        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的进行，使得管道温度始终保持稳定，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。在管道温度最低点处的适当位置放置温度传感器。
        3.3设计原则
        1.电保温管道同种级别的管道统一设计，采用双电源切换供电，电伴热区域包括：各车站风道和各区间、站厅层公共区域、各车站出入口。供电电源为380V，控制箱内每回路运行电压均为220V，供货商供货配线时自行完成三相平衡功率配置。控制箱防护等级执行IP55。
        2.被保温管道采用的发热电缆均为一用一备双路铺设。双路电缆采用自动、手动切换，即控制箱在自动运行模式时，当运行电缆出现故障时，箱内控制系统自行将运行电缆断开切换至备用电缆；控制箱在手动模式时，需人员在现场采用手工操作进行电缆切换。
        3.每条防冻管道的管道温度传感器，根据长度要求设置1～3个并同时工作，以实现每个温度传感器均能根据所探测的管道温度启停加热电缆等功能。
        4.因阀门、法兰、管线仪表、弯头、三通等管线上特殊管件散热量较大且在以后检修管道过程中要拆卸。这部分需要的伴热电缆的数量要加大，在实际安装过程中伴热电缆的松紧不同也会造成一部分误差。综上所述在设计过程中要加20%的安全富裕量。
        5.本工程采用串联式双导双线型恒功率发热电缆，为双导双芯屏蔽型。该产品为定型产品。
        3.4设计参数
        环境最低温度：-26.5℃；介质（水）保持温度：4~8℃；管道高温报警温度：10℃管道低温报警温度：2℃；环境修正系数：1.3；外保温材料：复合硅酸镁管壳外保温材料导热系数：0.036-0.048w/m；外保温材料厚度：50mm；外保温材料防火性能：A1级不燃；发热电缆选用双导线恒功率发热电缆、型号：TXL/2/18.5w。发热电缆技术参数见表2.
        表2 电缆技术参数表

        3.5发热电缆安装
        管道直径不大于DN100（含DN100）时发热电缆的安装方式水平管道在管道下截面45度角处两路直铺设，垂直管道中截面两路平行对称直线铺设；阀门处做波浪型两路对称铺设；支管做上下截面45度角两路平行对称直线往复铺设。管道直径大于DN100时发热电缆为缠绕敷设敷。缠绕比例为1：1.3，消火栓处发热电缆安装至栓头顶部。发热电缆敷设时沿管线方向主辅缆同时平行铺设，严禁出现交叉现象；为确保发热电缆敷设牢固，沿管道方向每隔50cm应用压敏胶带固定至终端；管件部分加强一倍固定量；发热电缆固定后从发热电缆起始点至终点用带筋铝箔胶带满粘发热电缆及管线外壁。发热电缆应从防冻管线起端敷设至末端，不得存在该保护而未保护的管段或器具，在管道阀门、附件等处考虑余量。电缆过轨时，敷设时通过土建提前预埋敷设的套管进行穿线过轨。
        3.6电保温电缆敷设大样图

        4 结语
        地铁给排水及消防管道防冻应从源头入手，首先采取非保温防冻措施，尽量减少保温防冻的管道数量。
        地铁给排水管道防冻保温材料的选用一定要严格按照有关地铁安全和环保要求及标准来进行。不仅要在防冻保温材料选择、保温保护层做法、保温施工等方面进行系统分析与落实，而且还应在地铁给排水管道系统本身，例如：管道敷设方式、管道本身选材、水系统的选择等方面。只有这样才能得到一套技术可靠和经济合理的地铁给排水管道防冻技术应用方案。
        施工时，在管道阀门、消火栓栓头等处预留的电伴热发热电阻丝，考虑足够的余量。
        参考文献：
        [1]冯少凤，王益．电伴热保温技术在地铁工程中的应用分析[J]．隧道与地下工程，2011（4）：95-97.
        [2]张战锋．管道保温的发展[J]．能源技术，2006（4）：73-76.