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若你身处在北方,你可以在寒冷的冬日享受到惬意的温暖,你可能看不到埋藏在地下的数不清的聚氨酯管道,而正是它们让集中供热成为可能。若你身处在南方,你或许享受不到集中供暖的福利,而保温管道依旧和我们的生活息息相关。集中供热和制冷、石油和天然气、工业管道、低温运输都离不开管道保温技术,聚氨酯是保温管道的首选材料,在欧美等国家的应用比例占据半壁江山,而在我国仍属于起步阶段。聚氨酯保温管在中国的发展尚有很大的空间,也承载了我们无限的期许……

聚氨酯保温管的结构

管道保温技术发展史

管道保温材料的发展历史为:

人类应用保温材料已有一千多年的历史,工业保温出现在1853年。第一次世界大战中德意志大规模使用石棉作为舰船保温隔热材料,美国在二战开始就用硅酸钙。
1948年,美国开始工业性应用生产。
1962年,日本开始使用硅藻土和岩棉作为保温材料。随后泡沫玻璃、泡沫塑科等新型保温材料相继问世,矿物纤维制品有了新的改进和发展。
1973年,世界能源危机后,保温材料进一步向系列、多孔、微粒反射方向发展并出现了新的动向。如美、英、德、日等国发表了泡沫沥青保温材料专利,苏联研制了蜂窝多孔硅及美、英、法等国研究应用沥青、焦油和天然石油烃预聚物等。

我国管道保温材料的发展历史为:

引进 50年代保温工程所用的管道保温材料主要为硅藻土制品和石棉碳镁板或石棉白云石板,采用砌块式保温,外裹钢丝网再用保温灰浆抹面并包缠棉布作保护层。
60年代时保温工程主要采用鼓胀蛭石制品、玻璃棉制品、泡沫混凝土,兼用硅藻土制品、轻型粘土砖及矿渣棉沥青制品等材料。采用干式保温及湿式保温并行,取消了棉布包缠,改用玻璃丝布包缠或油毡包裹。
改进 70年代保温工程主要采用膨胀珍珠岩制品,兼用膨胀蛭石制品、硅藻土制品、微孔硅酸钙,各种矿质纤维制品,以及合成树脂泡沫塑料等材料。引进一些国外优质管道保温材料,并进行国内新产品的研制、开发及改进。例如,耐高温的岩棉、泡沫玻璃等。除采用干法、湿法和抹面层外,逐渐推广了金属护壳、铝箔等。
发展 近年来,随着经济的发展,我国建筑工业的迅猛发展,新型建筑材料不断上市,促进了管道保温材料的发展,是我国的保温技术及生产能力显著提高。

聚氨酯应用于管道保温

全球能源需求上升,需要人们大量投资建设环保型供应基础设施。自聚氨酯合成料诞生以来,逐渐被运用到管道保温领域,且应用范围越来越广泛。

聚氨酯硬质发泡保温管自三十年代聚氨酯合成料诞生以来,一直作为一种优良的绝热保温材料而得到长足的发展,其应用范围也是越来越广泛,更由于其施工简便,节能防腐效果显著而被大量地用于各种供热,制冷、输油、输气等各种管道。特别是在集中供热系统中,聚氨酯泡沫材料保温管大展身手,是很多工程的青睐之选。同样,在门类繁多的行业中,聚氨酯都是管道和储罐的首选材料。

集中供热和制冷

集中供热和制冷系统必须具有极高效率,才能将冷热水从集中来源配送至居民、商业或工业用户。由于采用规模优化的工厂,能源主要用于按所需方向泵送热能。热水或冷却水是这些管网中使用的标准介质,而聚氨酯保温是尽量高效地将能源输送至所需地点的关键。

石油和天然气

在各大洲都有数千公里的管道为石油和天然气行业提供服务。陆上和海底输送管道、平台和油轮组成的复杂网络,构成现代能源供应行业的基础。聚氨酯保温帮助工程师优化该网络的高效表现,使他们更容易让整条供应链保持理想的温度效率。

工业管道

管道在化工园区和化工厂中发挥关键作用,广泛用于高效运送流体。对这些管道进行保温可减少能量散失,节省泵压成本。石化、制药、食品、饮料和采矿行业经常配备聚氨酯保温的管道。

低温运输

液化天然气是极其重要的能源,用量不断增长,但必须在低温条件下运输。在这个领域,聚氨酯广泛用于管道和储罐的保温。

聚氨酯保温管的优势

管道保温材料对比

材料名称 经济指标
水泥珍珠岩管 不适用 施工采用铁丝固定,铁丝易腐蚀,易出现脱落。 施工时会污染身体及衣物。 吸水率较高,保温管含水后失去绝热保温作用,且会腐蚀管道。
岩棉保温管 综合成本高
硅酸铝纤维管 价格较高
聚苯乙烯塑料管 价格适中
聚氨酯预制保温管 成本高 性能优,是室外供热管道保温材料的首选。接头材料由两种挥发性化学原料混合配置,属有毒性作业,可能会作业人员身体健康。
橡塑绝热保温管 价格相对低廉 使用寿命长,性能较好。主要用于各种管道、空调风道保温层、石油化学品输送管道、热力管道、冷热风道保温。

我在北方的寒夜里四季如春

  • “我是一匹来自北方的狼,却在南方被冻成了狗。”这个在网上流传颇广的段子,是不少北方人长期以来对南方冬天的印象。

    在南方有些城市,90%以上的城市家庭配有取暖设备,冬天开始变得并不那么难熬。“南北方供暖之争”已经演化为“集中与分散”的供暖模式之争。

  • 在北方现行的集中供暖模式下,受楼层、楼体质量、管网等因素影响,即使处于同一热网内的住户,取暖效果也往往大不相同。交同样的取暖费但“冷暖各异”,这往往令居民对供热公司产生怨气。

  • 根本原因是这种系统的效率低,效果没有供暖的明显。

    这样一套系统的建设与维护费用昂贵。太原市有个地方就真的建了个这样的系统,无奈负责人说“收来的电费还不够买煤”。

    冬季供热取暖属于“温饱型”的消费需求,夏季供冷属“享受型”的消费范畴。

“被动房”的前世今身

2010年,我国名义上的第一栋“被动房”汉堡馆在上海世博会亮相,开启了我国“被动房”建设的潮流。各个气候环境下的被动房如雨后春笋般出现,乌鲁木齐幸福堡被动式商业综合楼、威卢克斯公司办公楼、秦皇岛在水一方居住建筑、朗诗布鲁克被动式酒店、CABR近零能耗办公建筑就是目前的代表之作。

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政策风向

日前,我国发布了住房建设领域的“十三五”规划纲要,计划在“十三五”期间发展绿色建筑以及建筑节能事业,稳步提升我国的建筑节能水平,并推动绿色建筑的普及。并设定了建筑节能行业的发展目标:要求到2020年,城镇绿色建筑在建筑增量中的比重要达到50%,绿色建材的使用比例要达到40%。

我国建筑节能进展

“十二五”时期,我国建筑节能和绿色建筑事业取得重大进展,建筑节能标准不断提高,绿色建筑呈现跨越式发展态势,既有居住建筑节能改造在严寒及寒冷地区全面展开,公共建筑节能监管力度进一步加强,节能改造在重点城市及学校、医院等领域稳步推进,可再生能源建筑应用规模进一步扩大,圆满完成了国务院确定的各项工作目标和任务。

建筑节能标准稳步提高 城镇新建建筑执行节能强制性标准比例基本达到100%,累计增加节能建筑面积70亿平方米,节能建筑占城镇民用建筑面积比重超过40%。北京、天津、河北、山东、新疆等地开始在城镇新建居住建筑中实施节能75%强制性标准。 绿色建筑实现跨越式发展 北京、天津、上海、重庆、江苏、浙江、山东、深圳等地开始在城镇新建建筑中全面执行绿色建筑标,推广绿色建筑面积超过10亿平方米。截至2015年底,全国累计有4071个项目获得绿色建筑评价标识,建筑面积超过4.7亿平方米。
既有居住建筑节能改造全面推进 截至2015年底,北方采暖地区共计完成既有居住建筑供热计量及节能改造面积9.9亿平方米,是国务院下达任务目标的1.4倍,节能改造惠及超过1500万户居民,老旧住宅舒适度明显改善,年可节约650万吨标准煤。夏热冬冷地区完成既有居住建筑节能改造面积7090万平方米,是国务院下达任务目标的1.42倍。 公共建筑节能力度不断加强 “十二五”时期,在33个省市(含计划单列市)开展能耗动态监测平台建设,对9000余栋建筑进行能耗动态监测,在233个高等院校、44个医院和19个科研院所开展建筑节能监管体系建设及节能改造试点,确定公共建筑节能改造重点城市11个,实施改造面积4864万平方米,带动全国实施改造面积1.1亿平方米。
可再生能源建筑应用规模持续扩大 截至2015年底,全国城镇太阳能光热应用面积超过30亿平方米,浅层地能应用面积超过5亿平方米,可再生能源替代民用建筑常规能源消耗比重超过4%。 农村建筑节能实现突破 截至2015年底,严寒及寒冷地区结合农村危房改造,对117.6万户农房实施节能改造。在青海、新疆等地区农村开展被动式太阳能房建设示范。

困境之中寻机遇

我国建筑节能与绿色建筑发展也面临不少困难和问题,主要是:

  • 建筑节能标准要求与同等气候条件发达国家相比仍然偏低,标准执行质量参差不齐;
  • 城镇既有建筑中仍有约60%的不节能建筑,能源利用效率低,居住舒适度较差;
  • 绿色建筑总量规模偏少,发展不平衡,部分绿色建筑项目实际运行效果达不到预期;
  • 可再生能源在建筑领域应用形式单一,与建筑一体化程度不高;
  • 农村地区建筑节能刚刚起步,推进步伐缓慢;
  • 绿色节能建筑材料质量不高,对工程的支撑保障能力不强;
  • 主要依靠行政力量约束及财政资金投入推动,市场配置资源的机制尚不完善。

集中供热作为城市能源建设的一项基础设施以及国家能源合理分配和利用的一项重要措施,不仅提高能源利用率,还减轻大气污染、改善环境,随着绿色建筑的大力推进和发展,城镇集中供热普及率将得到进一步提升。聚氨酯在集中供热领域备受青睐,提供了优异的保温性能,大幅降低能耗。

国内外海底管道保温技术现状

随着能源需求的日益增大,越来越多的海上油气资源成为勘探开发的热点。据统计,全球发现的油气储量中,有2/3来自深海。海底管线在输送原油(气)过程中不但要承受海洋环境中的低温、静压力、洋流冲刷等恶劣条件,还要保证原油(气)不能在运行或停输过程中形成水合物阻塞管道,导致生产事故。因此,必须对输送原油(气)的管道进行有效保温,以保证管道安全运行。本文介绍了国内外海底管道常用的管中管保温结构、单壁管保温结构、集束管保温结构及其特点。

前沿分享

亨斯迈拥有超过10万公里管道工程应用领域的实践经验。

  • 亨斯迈设计和生产配方完整的多元醇系统,其中包含水、催化剂和表面活性剂,用于任何管道不间断连续和间断生产。
  • 配方多元醇系统可以预混,亦可不预混物理发泡剂。
  • 无论何种技术要求、规范限制和浇筑或喷涂生产线的建立,亨斯迈都可提供最先进的解决方案。
聚氨酯预制保温管直管和接头 直管是“管中管”系统,内管通常为钢制;他们站预制保温管道应用的大多数。管道的标准长度为6米、12米和16米,特种变形直管包括允许管路转向的弯管和接头。

亨斯迈在连续和剪短生产工艺中都赋予了管道非凡的热传导性能。
旋转管道上的聚氨酯喷涂保温 喷涂生产油漆适用于中到大直径的管道,以及常规至重量级管道。旋转喷涂保温管道具备经济优势,因为可以使用较薄的外壳,并且更改管道直径时设置时间更短,可提高生产效率。

亨斯迈的喷涂保温聚氨酯系统,品质出色、表面平整度佳、喷涂层数极少、适用于范围极广的管道密度。
聚氨酯预制保温软管 柔性管道是“管中管”系统,内部输送管有交联聚乙烯(PEX)、薄壁钢、软退火铜或铝-PEX等软性材料制成。由于施工容易并科节省成本,这种产品受承包商的欢迎。软管可铺设于狭窄的沟渠,并可弯曲绕过障碍物。分段展开的长度可达数百米,可以减少高成本的哈捏,并省去多个接头。这个工艺要求使用特殊聚氨酯系统,实现高柔性与耐热性的统一。

亨斯迈将硬质泡沫的出色保温性与这种管道的高柔性相结合,度身定制满足特定设备要求的解决方案。
用于接头部的原位聚氨酯保温 将直管和接放置好,随后加以焊接,以确保内部管路紧固。接上并焊接好内管后,操作人员可以再接合部周边安置HDPE外罩,灌注双组份混合物,在原位产生保温聚氨酯层,从而确保适当的保温连续性。

亨斯迈提供填充管道接头部的专用系统,以便在各种高低工作温度中保持管道的保温水平。
聚氨酯保温护层 可以使用模制聚氨酯外层或护壳,对管道进行原位保温或替代原位接头。两片护壳围绕现有的管道接合起来,随后固定,并用外罩包裹,外罩可用多种不同材料制成,但大多采用金属或玻璃钢。护壳可方便地用于改造旧式石棉或发泡水泥保温的管道。

亨斯迈可提供聚氨酯保温护层产品,以替代头部填充物,并可作为陈旧管道的解决方案。

拜耳材料科技作为世界一流的创新企业,是首家为聚氨酯管道保温应用提供多方位聚氨酯原材料解决方案的公司。其产品通过DAR德国认可委员会30年耐久性和MPA–Hanover德国汉诺威工程材料实验室认证。公司积累了多年的项目经验和稳定运行的良好记录,成功案例遍布世界各地,为各种管道项目提供定制化的技术解决方案。

拜耳材料科技以其在欧洲长期使用的经验技术,开发了适合中国客户不同需求的保温解决方案。从1998年开始,拜耳的聚氨酯材料就开始广泛应用于区域供热管道项目中。对于保温管道项目来说,耐久性和稳定性对于能源的供应至关重要。拜耳材料科技的管道保温业务进入中国近二十年,一直领导着管道保温技术的创新和实践,成功参与建设了一大批重点管道工程。

拜耳在石油和区域供热高温管道保温领域尤其富有经验。输送介质温度较高的管道,要求保温材料要有很好的保温性能,同时还要求保温材料要有较高的耐温性能。使用拜耳聚氨酯进行保温的管道可以减少热量损耗,减小管壁与输送介质间的摩擦,提高输送介质的流动性,更有助于能源的稳定输送。

结语:

我们从一些行业领先企业窥见了前沿的管道保温解决方案,然而很多现实的问题依旧摆在我们面前。在保温材料的选择方面,衡量聚氨酯本身价格和整体拥有成本的时候,仍存在偏差;在生产到施工的环节中,让保温管道适应各种苛刻自然环境,需要在实践中不断研究和改进;在降低能耗方面,集中供热的最终呈现效果还要建筑本身的保温性能作陪衬。聚氨酯如同保温管道的“生命线”,在外界各种因素的影响下,忽明忽暗地跳动着,也赋予了保温管道冰冷的躯壳之下,真正的价值……

策划:冯天溢     设计:郎迪
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