热水管道热胀冷缩的补偿措施

随笔

《建筑给水排水与节水通用规范》GB55020-2021
5.3.4  热水管道系统应有补偿管道热胀冷缩的措施；热水系统 应设置防止热水系统超温、超压的安全装置，保证系统功能的阀件应灵敏可靠。
【条文说明】水加热时密度变小，体积膨胀，热水管道因此会伸长，降温时热水管道收缩。如果不采取补偿其热胀冷缩的措施，管道内承受的压力升高甚而超过其许用的内应力，致使管道弯曲，严重时使管道破裂。因此热水供应系统的管道应有补偿管道热胀冷缩的措施。其具体措施之一是通过管道转弯自然补偿，二是设置管道伸缩器。
    水加热设备配置温度控制阀是为保证热水系统正常运行工况下供热水温度满足本规范第5.1.3条之要求。一般水一水换热的水加热器的热媒进水或出水管上，应装一个自力式或电动温度控制阀，汽一水换热的水加热器热媒进汽管或出水（汽）管上应装一个自力式或电动温度控制阀，一个超温电动切断阀。
    家用电热水器、燃气热水器按产品标准要求配置温度控制阀、组合式燃气控制阀和超温切断阀。温度控制阀应符合现行行业标准《自力式温度调节阀》JB/T11048的要求。当采用国外产品时，温度控制阀应符合相应国际通用标准的要求。
    恒温混合阀是一种控制热水系统供水温度恒定的安全节能阀件也是防烫伤的重要阀件。国外应用较为普及，国内亦有不少项目的集中热水供应系统应用或选用。目前恒温混合阀大都产自美国、德国、意大利等国家，因此，其产品标准应符合相应的国际通用标准。
    温控循环阀、流量平衡阀是近年来一些集中热水循环系统用来保证系统循环效果的专用阀件，它具有节能、省材和易于保证循环效果保证水质的优点。目前国内尚无此类质量可靠的产品，因此，本条规定，这些产品应符合国际通用标准的要求。
    安全阀是热水系统常用的泄压阀件。集中热水供应系统的水加热器一般配一个压力安全阀，局部热水供应系统的电热水器配一个温度安全阀，燃气热水器应设温度/压力组合安全阀。采用国产安全阀时其产品应符合现行国家标准《安全阀一般要求》GB/T12241的要求，采用国外产品时，其产品应符合国际通用标准的要求。安全阀泄水（汽）管应就近将其引至设备机房地沟、地漏等处，间接将泄水（汽）排至排水系统，以防泄水（汽）时伤人和防止与排水系统直接连接污染容器中热水水质。

《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019
6.8.3 热水管道系统应采取补偿管道热胀冷缩的措施。
【条文说明】热水管道因受热膨胀会产生伸长，如管道无自由伸缩的余地，则使管道内承受超过管道所许可的内应力，致使管道弯曲甚至破裂，并对管道两端固定支架产生很大推力。为了减释管道在膨胀时的内应力，设计时应尽量利用管道的自然转弯，当直线管段较长不能依靠自然补偿来解决膨胀伸长量时，应设置伸缩器。铜管、不锈钢管及塑料管的膨胀系数均不相同，设计计算中应分别按不同管材在管道上合理布置伸缩器。

《建筑给水排水设计手册 （第三版）（中国院2018-11）》，4.8.3条&516~518页 ，4.9.10条&562页
4.8.3 管道伸缩器
1.  管道热伸长量

...6) 热水干管与立管的连接处，立管应加弯头以补偿立管的伸缩应力，其接管方法见图4.8-15
2.  管道伸缩器
    用于热水管道的管道伸缩器有自然补偿、Ω形伸缩器、套管伸缩器、波纹管伸缩器和橡胶管接头，其优缺点及适用条件见表 4.8-17。
(1)自然补偿
  1) 热水管道应尽量利用自然补偿，即利用管道敷设时的自然弯曲、折转等吸收管道的温差变形，弯曲两侧管段的长度即从管道固定支座至自由端的最大允许长度(见4.8-13)不应大于表 4.8-18 允许长度值。...

(2) Ω 形伸缩器...
(3) 不锈钢波形膨胀节...
(4) 铜质波纹伸缩节...
  3) 波纹伸缩节的安装位置应靠近固定支架处。其后的导向用活动支架可按安装图要求的尺寸布置，铜管固定支架每隔10~20m设置。立管的固定支架应设置在楼面或有钢筋混凝土梁、板处。横管的固定支架应设置在钢筋混凝土柱、梁、板处。
  4) 计算时波纹伸缩节允许伸缩量可按60%选用，安装时是否要预压缩、预拉伸由设计、施工协调决定。
  5) Lmax为活动支架之间最大间距，可查表或计算决定。


《建筑给水排水设计常见问题解析（刘振印）2016-10》，93页
1. 伸缩器的作用：热水管道随热水温度的升降而产生伸缩，如果这个伸缩量得不到补偿，将会使管道承受很大的压力，从而使管道弯曲、位移、连接处开裂漏水，因此直线管段较长的热水管每隔一定距离应设伸缩器。
2. 设计文件对伸缩器的表达方式:
  本书1.2的问题4中，以热水管道上的伸缩器固定支架设置为例，指出不能以说明代替图纸，即:
  1) 立管上的伸缩器应在系统图中表示:
  2) 横管上的伸缩器应在平面图中表示;
  3) 设计说明及材料表中列出伸缩器的类型、材质、伸缩量、工作压力。
3.伸缩器的设置间距与相应管道材质有关，其选择设计计算等参见《建筑给水排水设计手册》(第二版)4.8.3节。
4.注意事项
1) 不宜选用橡胶管接头作为伸缩节。橡胶管接头的优点是伸缩量大如选用它可减少伸缩节数量，但橡胶对温度敏感，易老化，由于热水管道敷设大多为暗设，如橡胶管接头老化开裂产生漏水难以发现和维修，因此，金属热水管上的伸缩器宜采用不锈钢波纹伸缩节。
2) 波纹伸缩节应与固定支架配套设置，固定支架的作用:一是限定管段的伸缩范围，使在该管段内的引出支管摆动范围小;二是限制波纹伸缩节的伸缩量，减小其承受的管道荷载。
3) 波纹伸缩节宜靠近固定支架，不宜设在两个固定支架的中间，否则伸缩节承受的力矩大，影响其使用寿命。波纹伸缩节安装如图4-27所示。

《全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水 》09JSCS-S，208页
6.15.1 管材、管件...
3 热水供应系统的管道，应采取下列补偿管道温度伸缩的措施：
1) 尽量利用自然补偿，即利用管道敷设的自然弯曲、折转等吸收管道的温度变形，弯曲两侧管段的长度不宜超过表6.15.1-1所列数值：

2) 塑料热水管利用弯曲进行补偿时,管道最大支撑间距不宜大于最小自由臂长度,见图6.15.1-1。
3) 垫层内敷设入户小管径的塑料热水管可不另考虑管道伸缩的措施。
4) 当塑料热水管直线管段不能利用自然补偿或补偿器时，可通过固定支承利用管材本身允许的变形量解决温度引起的伸缩量。直线管段最大固定支承(固定支架)间距见表6.15.1-4。
5) 塑料热水管直线段长度大于表6.15.1-4、铜管、不锈钢管与衬塑钢管的直线管段长度大于20m时，应设塑料伸缩节、不锈钢波纹管、多球橡胶软接头等伸缩器解决管道伸缩量。
6) 塑料热水管应采用塑料管专用伸缩接头。
7) 立管与干管的连接处，立管应加弯头以补偿立管的伸缩应力，其接管方法见图6.15.1-2。

随笔

《建筑给水铜管道安装》09S407-1


《建筑给水薄壁不锈钢管道安装》22S407-2，6页
6.6  在管道的两固定支架之间，只能设置一个补偿器且宜靠固定支架处。

6.7  薄壁不锈钢管固定支架的间距不宜大于15m, 热水管道的固定支架间距应根据直线管段伸缩量、所选伸缩节的允许伸缩量和管段走向等因素确定。固定支架宜在变径、分支、接口处及穿越承重墙、楼板处设置。


《金属管道补偿设计与选用》14K206

随笔

1) 规范没有规定生活给水金属管道的固定支架设置间距金属给水管道固定支架设置间距应根据管道伸缩量等因素确定;
2) 热水系统当采用不锈钢管时，其自由端长度不应大于10m，当直管段总长度大于 20m时，应设置伸缩补偿器等;
3) 当采用不锈钢波纹膨胀节作为补偿措施时，宜增加 30%波数选规格;
4) 应用举例:某项目环境最大空气温差为35℃，冷热水温差45℃，热水系统采用薄壁不锈钢管(1m-0.57mm)，某管段管径为 DN100，工作压力0.8Mpa，最大水平直管段长度为则:45m,
  ① 该管段可设置 2个固定支架，固定支架靠 2个端头设置，端头分别留 7.5m 的自由端自由端采用自然补偿:
  ② 固定支架间距为 30m，△L=30*0.57=17.1mm，则波纹补偿器的补偿量宜+21.4mm(23*1.25=21.4mm)，可选用 PN=1.0Mpa、DN100 不锈钢波纹膨胀节，波数为 10 个，轴向补偿量为 21.65mm。
5) 当热水系统立管及水平干管均采用不锈钢管时，可以每 30m 设置一个固定支架，每2个固定支架之间设置1个 DN100/10 节不锈钢波纹膨胀节(14K206-P43)