嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)防凍害措施探討

1、嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)防凍害措施探討關(guān)鍵詞 凍裂爆管 保溫防凍 預(yù)作用系統(tǒng) 防凍栓 自限溫電伴熱 保溫材料近年來(lái)連續(xù)罕見(jiàn)的低溫雨雪天氣給我國(guó)寒冷地區(qū)的生活帶來(lái)了諸多不便，室內(nèi)給排水管道設(shè)備凍裂爆管現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，給人民群眾的生活造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失與麻煩，建筑給排水專業(yè)的管道設(shè)備保溫防凍成了一項(xiàng)重要工作。極端惡劣的寒冷天氣是導(dǎo)致給排水管道設(shè)施凍結(jié)凍裂的罪魁禍?zhǔn)?，這就需要我們?cè)诠こ贪惭b過(guò)程中采取預(yù)防和保護(hù)措施，以最大可能降低管道設(shè)備凍裂爆管現(xiàn)象的發(fā)生。1 管道設(shè)備凍裂爆管原因分析根據(jù)建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范2009版第3.5.25條：敷設(shè)在有可能結(jié)凍的房間、地下室及管井、管溝等處的給水管道應(yīng)有防凍措

2、施。05SS904民用建筑工程設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題分析及圖示第1.23條關(guān)于給水管道遺漏防凍措施提出了兩條改進(jìn)措施：1、一般采用電伴熱保溫防凍;2、只有在短時(shí)有結(jié)凍可能(或供水保持常流)，且管徑較大的給水管可采用防凍保溫做法，絕熱層厚度應(yīng)由計(jì)算確定。為了防止環(huán)境溫度低于0的時(shí)段內(nèi)管內(nèi)結(jié)凍，建筑給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)給出了金屬管道保溫層厚度的計(jì)算公式：筆者以青島為例，參照當(dāng)?shù)氐淖罾湓缕骄鶜庀髤?shù)(無(wú)人居住且無(wú)供暖設(shè)施的室內(nèi)環(huán)境溫度取-5，管內(nèi)水溫在12h內(nèi)由4降至0)，采用超細(xì)玻璃棉保溫( =0.041)，不同管徑鍍鋅鋼管所需保溫層厚度計(jì)算如下表：由上可得，保溫層厚度與金屬管道外徑成反比，也即管道公稱直徑越小，

3、就越容易凍結(jié)，需要的保溫層就越厚，反之則需要的保溫層越薄。通過(guò)表2可見(jiàn)管徑小于DN80時(shí)保溫層厚度急劇增加，僅僅通過(guò)增加保溫層厚度來(lái)解決防凍問(wèn)題，一來(lái)安全系數(shù)降低且不經(jīng)濟(jì)，二來(lái)設(shè)備管線安裝會(huì)影響層高且不美觀，這與上述05SS904民用建筑工程設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題分析及圖示的第2條改進(jìn)措施基本吻合。這種情況下，就需要通過(guò)設(shè)置電伴熱保溫防凍，具體做法參見(jiàn)03S401管道和設(shè)備保溫、防結(jié)露及電伴熱，此處不再贅述。2 給排水系統(tǒng)保溫防凍案例2.1給水系統(tǒng)防凍2.1.1新建住宅樓自管井入戶管道防凍考慮到建筑的美觀和降低工程造價(jià)，新建住宅的給水入戶管一般經(jīng)管井內(nèi)水表后下返沿樓板面層敷設(shè)到每戶，給水管道須與暖管相間

4、布置，或者敷設(shè)在暖管之下的保溫層內(nèi)，利用供暖管道的輻射熱伴熱保溫，做法見(jiàn)圖1所示。a 水暖管水平敷設(shè)(戶內(nèi)設(shè)暖氣片)      b 水暖管上下敷設(shè)(戶內(nèi)設(shè)地暖)圖1 利用供暖管道的輻射熱伴熱保溫管井內(nèi)經(jīng)水表后下返的立管設(shè)置三通引至下層管井，并設(shè)放空閥門以便泄空防凍，見(jiàn)圖2所示。這樣新交付的住宅樓房，若寒冷季節(jié)無(wú)人入住，便可由物業(yè)管理人員通過(guò)泄水防止凍脹管道。圖2 管井給水管道放空防凍做法另自戶外管井沿樓板面層敷設(shè)到戶的給水管道，應(yīng)避免經(jīng)過(guò)露天開(kāi)敞的走廊、入戶花園等直接與室外寒冷空氣相通的部位，倘無(wú)法避免應(yīng)采用自限溫電伴熱保溫防凍。2.

5、1.2室外景觀用水管道防凍綠地澆灌及水景補(bǔ)水管道在寒冷季節(jié)使用完畢應(yīng)立即把水泄空，通常采用在低點(diǎn)設(shè)置泄水井的方式泄空防凍。由于泄水井一般較深，人工操作很不方便，筆者建議采用市場(chǎng)上的新出現(xiàn)的防凍閥產(chǎn)品：立管防凍栓，將防凍閥延長(zhǎng)桿延伸至成品閥門箱底部，通過(guò)上閥體的開(kāi)關(guān)靈活控制下閥體，使用原理：用水時(shí)上閥體開(kāi)啟下閥體泄水口關(guān)閉，供水主管與通水管聯(lián)通通水管充水;防凍時(shí)上閥體關(guān)閉下閥體泄水口開(kāi)啟，供水主管與通水管切斷通水管放水，見(jiàn)圖3所示。a 綠地澆灌接水栓地下閥門箱內(nèi)安裝   b 綠地澆灌接水栓地上明裝   c 開(kāi)敞陽(yáng)臺(tái)洗衣機(jī)用水安裝圖3 立管防凍栓產(chǎn)品的應(yīng)用2

6、.1.3太陽(yáng)能熱水設(shè)施防凍太陽(yáng)能作為清潔低碳的能源，在政府的大力推廣和支持下逐步得到廣泛的應(yīng)用。在寒冷地區(qū)太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)的防凍建議采取以下措施：a.逆循環(huán)防凍，無(wú)日照的寒冷結(jié)凍期間，將貯熱水箱的熱水返回集熱器做定時(shí)定溫逆循環(huán)。b.循環(huán)工質(zhì)采用乙二醇、丙三醇等防凍液，間接換熱制備熱水。c.電伴熱保溫防凍，僅適應(yīng)于管路保溫防凍。2.2地下車庫(kù)防凍建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第6.3.1條規(guī)定：嚴(yán)寒地區(qū)和寒冷地區(qū)的汽車庫(kù)內(nèi)應(yīng)設(shè)集中采暖系統(tǒng)。但是隨著汽車低溫啟動(dòng)性能的提高，大部分北方地區(qū)的地下車庫(kù)均不設(shè)置采暖系統(tǒng);另建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第6.3.4條規(guī)定：地下汽車庫(kù)宜設(shè)置獨(dú)立的送風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)，其風(fēng)量應(yīng)按允

7、許的廢氣標(biāo)準(zhǔn)量計(jì)算，且換氣次數(shù)每小時(shí)不應(yīng)小于6次，其排風(fēng)機(jī)宜選用變速風(fēng)機(jī)。依此條規(guī)定，嚴(yán)寒地區(qū)的地下車庫(kù)的氣溫很容易達(dá)到0以下，這勢(shì)必對(duì)我們車庫(kù)內(nèi)的消防系統(tǒng)造成不利影響。2.2.1自噴淋滅火系統(tǒng)防凍通常寒冷地區(qū)地下車庫(kù)內(nèi)自噴淋滅火系統(tǒng)的防凍建議采取以下措施：a.地下車庫(kù)盡量避免設(shè)置露天敞開(kāi)的采光通風(fēng)窗井。b.自噴淋采用預(yù)作用系統(tǒng)，報(bào)警閥前濕式管道的保溫加厚或采用電伴熱保溫。c.地下室若設(shè)置濕式噴淋系統(tǒng)，則在車庫(kù)出入口、采光窗井等容易與外界形成空氣對(duì)流的部位，設(shè)置自限溫電伴熱保溫防凍。d.采用防凍濕式系統(tǒng)，使用符合國(guó)家和地方有關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的防凍液(與飲用水系統(tǒng)相連須使用甘油和丙二醇防凍液，與非飲用

8、水系統(tǒng)相連可使用工業(yè)防凍液)，其與水混合的冰點(diǎn)參見(jiàn)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3.2-6和表3.2-7，所配置防凍液的冰點(diǎn)應(yīng)低于環(huán)境歷年統(tǒng)計(jì)最低溫度，防凍液的比重應(yīng)校核。由于此系統(tǒng)比較復(fù)雜，工程造價(jià)也較高，所以在萬(wàn)達(dá)目前項(xiàng)目中并未進(jìn)行應(yīng)用。2.2.2消火栓系統(tǒng)等常溫水媒介管道防凍集團(tuán)通常做法是嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)地下車庫(kù)距離車庫(kù)入口30米范圍內(nèi)的消火栓等常溫水媒介管道設(shè)阻燃自限溫電伴熱帶，外包絕熱層應(yīng)采用A級(jí)保溫材料。在哈爾萬(wàn)達(dá)城項(xiàng)目中，不僅對(duì)車庫(kù)入口30米范圍內(nèi)的常溫水媒介管道進(jìn)行了電伴熱保溫帶的處理，還在車庫(kù)入口處增設(shè)了快速電動(dòng)卷簾保溫門，阻擋了冷風(fēng)大量進(jìn)入車庫(kù)造層車庫(kù)30米以外范圍的管道凍脹現(xiàn)象

9、發(fā)生。通過(guò)此次項(xiàng)目后總結(jié)發(fā)現(xiàn)如果在電動(dòng)卷簾門上再設(shè)置一道電熱風(fēng)幕能更有效的阻擋冷風(fēng)侵入，并且電熱風(fēng)幕可以聯(lián)動(dòng)到車庫(kù)快速卷簾保溫門或車庫(kù)入戶口進(jìn)出車刷卡系統(tǒng)上，避免電熱風(fēng)幕長(zhǎng)期開(kāi)啟造成能源的浪費(fèi)。2.3室內(nèi)排水系統(tǒng)防凍近年來(lái)住宅項(xiàng)目飛躍發(fā)展，新建住宅高度不斷增加，在入住率不高的前提下，寒冷地區(qū)的排水管道凍結(jié)脹裂的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生，究其原因在于少量排水在貼著管壁旋流排放的過(guò)程中，溫度不斷降低，在無(wú)人居住的房間內(nèi)極易達(dá)到冰點(diǎn)，隨著排水量的累加，管壁結(jié)冰厚度亦逐漸增加，從而導(dǎo)致管道堵塞脹裂溢流。建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范2009版第4.9.12條“注：當(dāng)生活陽(yáng)臺(tái)設(shè)有生活排水設(shè)備及地漏時(shí)，可不另設(shè)陽(yáng)臺(tái)雨水排水地

10、漏。”此條意為開(kāi)敞陽(yáng)臺(tái)的雨水排水和生活排水合用排水地漏(此地漏須設(shè)置防串味水封措施)，由于寒冷地區(qū)會(huì)對(duì)此水封地漏造成凍脹性破壞，故此條應(yīng)僅適用于常年氣溫在0以上的南方地區(qū)。筆者建議排水管道防凍要做到以下幾點(diǎn)：a.開(kāi)敞陽(yáng)臺(tái)避免設(shè)置洗衣機(jī)，如必須設(shè)置，則建議排水管道及地漏伴熱保溫處理，水龍頭采用市場(chǎng)上的新興防凍閥產(chǎn)品，如上圖3.c所示。b.北向廚房、衛(wèi)生間內(nèi)貼北墻的排水立管宜做保溫處理。2.4下沉庭院壓力排水系統(tǒng)防凍北方地區(qū)的一些項(xiàng)目設(shè)置露天的下沉庭院或采光井，比室外地面低，需要設(shè)置壓力排水設(shè)施，這就給寒冷季節(jié)防凍帶來(lái)一定難度，筆者建議采取如下防凍措施：a.如有條件建議建筑專業(yè)設(shè)置防雨采光頂棚，給

11、排水專業(yè)不做壓力排水設(shè)施。b.如必須做成開(kāi)敞的下沉庭院或采光井，則建議壓力排水設(shè)施設(shè)置在一個(gè)相對(duì)封閉的小室內(nèi)，壓力提排管路如下圖所示，使立管中不存水，橫管中的雨水廢水能立即排至檢查井。圖4 下沉庭院壓力排水防凍做法3 特殊部位保溫防凍案例3.1屋頂水箱間設(shè)施防凍屋頂高位消防水箱內(nèi)水體容積較大，一般不易結(jié)凍，而水箱間內(nèi)的增壓穩(wěn)壓泵不經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)，其與管路均容易結(jié)凍造成系統(tǒng)故障。增壓穩(wěn)壓水泵一旦運(yùn)轉(zhuǎn)需要散熱，尤其是軸承部位不宜做電伴熱，建議采取以下保溫防凍的措施。屋頂水箱間外墻必須做保溫處理，檢修門盡量開(kāi)在冬季非主導(dǎo)風(fēng)向的部位，并采用密封性能好的有保溫層的門，盡量開(kāi)小窗采光，水箱、氣壓罐及管路要做加厚

12、保溫處理，必要時(shí)設(shè)置自控溫散熱裝置(如電油汀等)，保持室內(nèi)溫度為4以上。3.2設(shè)備轉(zhuǎn)換層或避難層給排水設(shè)施防凍設(shè)備轉(zhuǎn)換層或避難層的土建保溫要求同上述，但暖通專業(yè)通常在設(shè)備轉(zhuǎn)換層或避難層設(shè)置大面積的通風(fēng)百葉，室內(nèi)外空氣對(duì)流很明顯，建議設(shè)置預(yù)作用噴淋系統(tǒng)，穿越此房間的重力流排水管道要做保溫處理，其他濕式管道均采用自限溫電伴熱措施。3.3一層入口門斗防凍尤其是北向一層入口門斗處，受冷空氣影響很嚴(yán)重，暖通專業(yè)一般設(shè)置熱風(fēng)幕來(lái)提高空氣溫度，但是夜間或節(jié)假日非營(yíng)業(yè)時(shí)段熱風(fēng)幕一旦停止運(yùn)行，管道就會(huì)出現(xiàn)結(jié)凍現(xiàn)象，建議設(shè)置在此處的濕式管道采用自限溫電伴熱措施。在哈爾濱萬(wàn)達(dá)城項(xiàng)目中，考慮入口大堂如果設(shè)置熱風(fēng)幕來(lái)提

13、高門斗處的溫度，夜間關(guān)閉后會(huì)造成大堂內(nèi)管道結(jié)凍現(xiàn)象，后經(jīng)過(guò)研究在入口大堂門斗處設(shè)置了電地?zé)岜P管進(jìn)行防凍處理，避免了將低溫的水地?zé)岜P管在門廳處發(fā)生凍脹危險(xiǎn)。3.4水暖管井防凍水暖管井應(yīng)避免貼北外墻設(shè)置，受條件所限必須貼北外墻設(shè)置的管井，建議管井內(nèi)墻加強(qiáng)保溫處理，給排水管道要加厚保溫。4 管道設(shè)備保溫應(yīng)注意的問(wèn)題4.1絕熱保溫材料一般選用不燃、難燃類材料，外包防潮層，不然潮濕部位的水汽(如地庫(kù)、管溝)極易侵入保溫層，降低保溫效果。采用泡沫橡塑材料，可不設(shè)防潮層。防潮層的燃燒性能應(yīng)與保溫絕熱層的燃燒性能相匹配。絕熱保溫材料的選擇應(yīng)注明耐火性能和使用密度。4.2電伴熱適應(yīng)于工業(yè)與民用建筑室內(nèi)給排水金屬管道及設(shè)備的保溫和防凍，推薦采用自限溫電伴熱，其具有一定的自調(diào)控功能，在各個(gè)區(qū)段能隨時(shí)調(diào)整功率，自動(dòng)跟蹤按需供熱，使管溫處處、時(shí)時(shí)均勻同步;當(dāng)用于防凍時(shí)，應(yīng)采用環(huán)境型溫度傳感器，安裝在氣溫變化比較敏感的地方(如地庫(kù)出入口或采光井百葉窗處)，當(dāng)氣溫低于4時(shí)，電氣開(kāi)關(guān)箱內(nèi)電源接通，與該電氣開(kāi)關(guān)箱連接的所有電熱帶系統(tǒng)都通電工作;當(dāng)氣溫高于4時(shí)，電源切斷，所有電熱帶系統(tǒng)斷電，停止