電伴熱帶設計安裝指南

● 1.電伴熱設計說明
1.1 電伴熱適用范圍：適用于工業與民用建筑等行業眾多場合,金屬管道及設備工藝裝置的保溫和防凍。
1.2 由于電伴熱工程目前暫無國家(或行業)規范(程)和產品標準可遵循，所以安裝和調試應在供貨方的指導下或嚴格遵循本手冊及有關國家標準、圖集和有關安全規范進行。
1.3 電伴熱的設計和安裝要求：
由于電伴熱的電熱帶是安裝在絕熱層和管道(或設備)外壁之間，利用電熱來補充輸貯過程中所散失的熱量，以維持在一定的溫度范圍內，達到保溫和防凍的目的。所以電伴熱仍需有絕熱層、防潮層和保護層。絕熱層的材質、厚度和結構的選擇應先按保溫和防結露要求的絕熱層厚度計算和選擇電熱帶功率，當功率過大時，再增加絕熱層厚度。用于保溫為目的的絕熱設防潮層。只有在確保夏季管道、設備表面不結露的情況下才可不設防潮層。保護層的設置要求與非電伴熱保護層的設置要求相同。
1.4 電熱帶分自控溫和恒功率兩種。
（1）自控溫電熱帶是由導電聚合物和兩條平行金屬導線及絕緣層構成。其特點是導電聚合物具有很高的電阻正溫度系數特性，且相互并聯；能隨被加熱體系的溫度變化自動調節輸出功率，自動限制加熱的溫度。可以任意截短或在一定范圍內接長使用，并允許多次交叉重疊而無高溫度點及燒壞之慮。一般情況下，可不配溫度控制器，僅在溫度控制精度要求很高場合才配溫控器。溫控器的選擇和安裝要求與恒功率電熱帶相同。自控溫電熱帶分屏蔽型和加強型。
腐蝕區應采用加強型。在保溫層內金屬管道上放熱量曲線見電伴熱編制說明(一)；電熱帶規格及技術特性見科華產品樣本；電器保護開關的選用見電伴熱編制說明（二）。
（2）恒功率電熱帶是以金屬電阻絲或專用碳纖維束串聯或并聯與導電線芯及絕緣材料結合而制成，由于其輸出功率恒定，溫度積累必須采取通斷電控溫，因此使用時必須配置溫控器，不允許交叉、重疊及任意接長、剪斷使用，否則會出現過熱、過載、燃燒等惡性事故，因此恒功率電熱帶常用于非重要(非防爆)場合，功率需要較大、溫度較高的加熱場合。
● 2.電伴熱設計
2.1散熱量計算
散熱量計算有兩種方法：一是查表法；二是按公式直接計算法。
（1）查表法
首先根據需要伴熱的維持溫度(To)和環境最低氣溫（Ta）計算溫差：
△t=To-Ta………………………（8-1）
根據△t查金屬管道散熱量(QB)表5 或設備散熱量(QP)表1 根據查得的QB或QP按下式計算出實際的散熱量(QTB或QTP） 管道QTB=f×QB……………………………（8-2）
平壁設備QTP=f×QP………………………（8-3）
式中：To需要電伴熱維持溫度（℃）即金屬管道或設備的表面溫度。
Ta極端平均最低環境氣溫（℃），查全國各地氣象參數表，室內有空調的按室內空調最低溫度計算。
QTB管道實際需要伴熱量（W/m）
QTP平壁設備實際需要伴熱量（W/m2）
f絕熱材料修正系數（查表3）
（2）直接計算法
管道Q1＝1.3*2π×λ×（To-Ta）/In {D1/D2+2/aD2}
式中：To需要電伴熱維持溫度（℃）即金屬管道或設備的表面溫度。
Ta極端平均最低環境氣溫（℃），查全國各地氣象參數表，室內有空調的按室內空調最低溫度計算。
QTB管道實際需要伴熱量（W/m）
QTP平壁設備實際需要伴熱量（W/m2）
f絕熱材料修正系數（查表3）
2.2 確定電熱帶的功率及長度
根據散熱量及維持溫度選擇相應系列的電熱帶，其最高維持溫度必須高于介質維持溫度。單位長度散熱量小于或等于電熱帶額定功率時，電熱帶長度等于管道長度乘以1.1～1.2的未預見系數。單位長度熱損失大于電熱帶額定功率時（即比值大于1時），用以下方法修正：
a、采用兩條或更多條的平行電熱帶敷設，電熱帶長度為管道長度×根數。
b、采用卷繞法敷設，根據散熱量與電熱帶功率的比值，查管道電熱帶纏繞安裝圖得到卷繞的螺距，并按此敷設。電熱帶長度為管道長度×比值。（安裝空間比較緊張的場合不宜采用此法）。
c、增加絕熱層材料的厚度或選用導熱系數較低的絕熱材料。
d、管道零配件所需的電熱帶長度。
法蘭加上兩倍法蘭盤直徑的長度；金屬管架加上管架與管道接觸長度的2～3倍；預留電源接線長約1米；中間接線盒和尾端各預留1米；每個閥門加上每米管道需要的電熱帶長度×閥門系數（閥門系數見表2）。
計算出有關管道零配件所需電熱帶長度之和，再加上被伴熱管道的電熱帶長度，其總和即為整個系統所需電熱帶的總長度。
2.3電熱帶選型
在選擇電熱帶產品時，應綜合考慮各種因素，如適用性、經濟性、供電條件等，具體方法如下：
a、根據管道維持溫度及偶然性的最高操作溫度選定電熱帶的耐溫等級和發熱溫度等級。
b、根據管道單位長度的散熱量或設備單位面積上的散熱量來確定所需電熱帶的單位功率和長度。
c、根據不同使用環境來確定所需電熱帶產品的結構型式，一般場合下選用屏蔽型，有腐蝕性物質的場合選用加強型。
2.4相關的電氣設計
設計電熱帶配電系統時，電熱帶應與過載、短路、漏電保護和溫度保護裝置配合，并應符合我國有關電氣規范要求。
（1）單一電源電熱帶長度定義如下圖：
單一電源自控溫電熱帶最大使用長度與過流保護開關的容量關系可查電伴熱編制說明（二）。當實際過流保護開關容量介于兩檔之間時，應選用容量大的一檔。
（2）電路設置安全保護
每條電熱帶線路應采用30mA對地漏電開關做電氣保護。特別是在防爆區、危險區或腐蝕區，和管道需要經常維修和電熱帶易受到機械損壞的區域。
（3）KHBRX配電箱是用于科華電熱帶工程的標準配電箱，采用掛式或箱體結構，電源電纜進口在箱底部，防護等級IP54，內裝有主斷路器。分路漏電保護斷路器，也可根據特別需要，配報警裝置及溫控器。（詳情見相關的電氣配電箱樣本）
2.5產品選型注意事項：
（1）無論是否防爆場合，都應嚴格選用加強型產品或屏蔽型產品，應根據現場應用條件的寬嚴要求，可以選擇雙層不阻燃（-P/J）、雙層阻燃（-Pz/Jz）、雙層不燃（-Pf/Jf）產品或無防腐要求選擇屏蔽型（-P、-Pz、-Pf）產品。
（2）根據（低、中、高溫）產品最高維持溫度下降15℃±5℃后仍≥需要設計的維持溫度的電熱要求，以及被電熱介質的允許最高維持溫度。確定產品溫度（高、中、低）等級的選型。
（3）根據使用條件及產品的起始電流值的大小，確定控制器件參數。
※起始電流的說明：
特別指出的是起始電流的高低不是判定性能穩定的技術指標，因為它無法獨立進行比較。起始值受影響的因素較多，故業內專家引進了起始值和穩態值的“比值”才較為貼切的反映了產品的性能，但它是一項當產品大量采用時對控制線路及開關容量的一項應用參數，而起始電流值與該產品穩態電流值的比值是一項影響輔助設施的經濟指標。電熱帶這項指標尚無國際國內標準值。國內外各廠家確定產品起動電流值為接通電源后某一時間值的電流值，時間越長，起動電流越小，同時起動電流又與該產品的發熱溫度、標稱功率（w/m·10℃）,和使用環境溫度高低、工作電壓有關。電熱帶發熱溫度低，標稱功率小，使用溫度高、工作電壓低，起動電流小。電熱帶發熱溫度高，標稱功率大，使用溫度低、工作電壓高，起動電流大；以上定性規律，國際上根本無法以產品起動電流的大小來作為判別產品優劣這一說法，而是視其起動電流值與穩態工作電流值的比值來合理選用控制器件的（開關容量及熔斷器的容量大小）一項重要依據。一般以2-5倍為好，下限比值優于上限比值。 （中溫屏蔽專利型）自控溫電熱帶比較合適 ，并從產品樣本查出10（4）根據產品的最低環境使用溫度，導電線芯截面大小、標稱功率大小和最大使用長度以及過載保護器的容量大小校核安全負載，確定產品的實際使用長度，一般情況參閱編制說明（二）中表4，但該表4同一型號產品的導線截面可能是不一樣的，因此在該表允許最大使用長度的情況下，同時也應滿足產品合格證上標明的最大使用長度范圍內方可，如果編制說明（二）表4中產品的使用長度大于該產品合格證標示的長度應與制造商聯系、咨詢，不得未經核算即擅自確定最大使用長度。
（5）對被伴熱管線介質溫度短時間超過電熱帶最高承受溫度或間隙使用蒸汽清掃管線除垢的場合，應嚴格遵循優先選擇特種專利系列產品，權宜選擇Pf、Pb、Pf/Jf或Pb/Jf結構產品，并均皆應按照特種情況設計規定隔熱隔離法安裝使用，否則為誤用。
（6）≤110V或≥380V產品的應用，因本手冊無該類產品的工作曲線，因此設計選型時應向制造商咨詢，在制造商指導下進行設計和應用選型。
（7）根據管線長度，盡量減少節點，確定平敷、纏繞以及提供電源點的地理位置條件和長輸還是短輸，確定采用通用型、中長型還是超長型以及工作電壓的大小。
2.6實例
（1）室內熱水管道伴熱
熱水維持溫度To=50℃，偶然性操作溫度65℃。室內空調最低溫度16℃，管道通過普通區。電壓220V。管徑DN100，管長50m，管道上有3個閘閥，8對法蘭（包括閥門的6對）5個管架。保溫層材料為泡沫橡塑（λ=0.038W/m·℃，0℃時），厚30mm，確定電熱帶的長度、功率和選型。
第一步，計算溫差△t。
根據（8-1）式 △t=To-Ta，To=50℃，Ta=16℃。 △t=50-16=34℃
第二步，計算管道散熱量QB。
查表5(P14頁)，當△t=30℃，QB=21.8W/m，△t=40℃，
QB=29.0W/m。采用內差法求得：
QB=21.8+［（29-21.8）÷（40-30）］×（34-30）=24.68W/m。
第三步，計算實際散熱量QTB，根據（8-2）式：
QTB=f×QB，查表3，f=1.23
QTB=1.23×24.68=30.36W/m
第四步，計算電熱帶總長度L：
查電伴熱編制說明（一）和產品樣本可知 ，選用45ZXb2W-P-220型（中溫屏蔽專利型）自控溫電熱帶比較適合，并叢產品樣本10℃時，每米輸出功率45W/m，50℃時輸出功率28.8W/m，小于散熱量QTB=30.36W/m，因此選擇45ZXb2W-P-220時，需要確定安裝系數30.36/28.8=1.06
電熱帶總長度計算如下：
管道部分L1=50×1.06=53m
法蘭部分:L2=8×(2×0.215)=3.44m(0.215法蘭盤直徑)
閘閥部分:L3=3×1.06×1.3=3.9m（1.3系數，查表2）
管架部分:L4=5×3×0.15=2.25m（0.15為管道與支架接觸長度）
其它部分:L5=2×1=2m（一個接線盒，一個尾端）
總長度:L=L1+L2+L3+L4+L5 =53+3.44+4.13+2.25+2=64.82m
查電伴熱編制說明（二）:Ta=10℃，Lmax=65m，20A開關；Lmax=96m，30A開關。
電熱帶實際總長度L=64.82m，選用30A開關，電熱帶可以任意切割。
總功率N=L×QTB=64.82×28.8=1867W(1.867KW)。
（2）室內管道防凍
北京地下室不采暖車庫消防管道防凍，管道冬季維持水溫TO=5℃，其它條件同前例。
第一步，計算溫差，查表全國各地氣象參數知北京Ta=-17.1℃ △t =（To-Ta）=5-（-17.1）=22.1℃
第二步，計算管道散熱量QB查表，△t=20℃， QB=14.5W/m，△t=30℃，QB =21.8W/m。采用內差法求得： QB=14.5+[(21.8-14.5)÷(30-20)]×(22.1-20)=16.03 W/m。
第三步，計算實際散熱量，查表f=1.23， QTB=f×QB=1.23×16.03=19.72 W/m。
第四步，計算電熱帶總長度：
查電熱帶編制說明（一）和產品樣本可知，選用15DXb1W-P-220型（低溫屏蔽專利型）自控溫電熱帶比較合適，電壓220V，并從電熱帶產品樣本查出10℃時，每米輸出功率15W/m，5℃時輸出功率16.4W/m，小于散熱量QTB=19.72W/m，因此選擇15DXb1W-P-220時，需要確定安裝系數19.72/16.4=1.2。
電熱帶總長度計算如下：
管道部分:L1=50×1.2=60m
法蘭部分:L2=8×(2×0.215)=3.44m(0.215法蘭盤直徑)
閘閥部分:L3=3×1.2×1.3=4.68m（1.3系數，查表2）
管架部分:L4=5×3×0.15=2.25m（0.15為管道與支架接觸長度）
其它部分:L5=2×1=2m（一個接線盒，一個尾端）
總長度:L=L1+L2+L3+L4+L5 =72.37m
查電熱帶編制說明（二）：
Ta=0℃，Lmax=96m，15A開關。
電熱帶實際總長度L=72.37m（＜96m），選用15A開關滿足要求。 總功率N=L×QTB=72.37×16.6=1201W(1.201KW)。
（3）水箱防凍
水箱的維持水溫To=5℃，偶然操作溫度60℃，當地最低環境溫度Ta=-17.1℃，水箱位于層頂不采暖房間，供電電壓為220V，水箱尺寸：長為1.6米，寬為1米，高為1.2米，水箱外部全用40mm的玻璃棉保溫，確定電熱帶的型號及用量。
第一步，計算水箱總散熱量QT（也可查表）
查表知玻璃棉導熱系數λ=0.038 W/m·℃
放熱系數α=11.63 W/m2·℃
將以上數據代入上式得：
水箱總表面積
ST=（1.6×1.0+1.6×1.2+1.0×1.2）×2=9.44m2
QT=（QP×ST）=25.23×9.44=238.17W
第二步，電熱帶選型：
根據To=5℃，偶然性操作溫度60℃，選用15DXb1W-P-220型（低溫屏蔽專利型）自控溫電熱帶。
第三步，電熱帶總長度：
a、水箱部分：
L1=QT÷每米電熱帶5℃時的發熱量=238.17÷16.4≌15（m）
b、其它部分：
L2=2×1=2（m）（一個接線盒、一個尾端）
總長度：L=L1+L2=15+2=17（m）
2.7 專用產品的設計選型
由于很多應用場合具有較強的專業特性要求以及應用量較大，無法進行專業設計或設計工作量較大，為了滿足專用特殊要求和簡化熱工設計，故可根據應用特點直接參閱產品目錄選擇專用產品，但安全規范及施工驗收規范并不能簡化。
● 推薦應用場合
石油石化、化工、油田、電力、鋼鐵、冶煉、水泥、制藥、食品飲料、紙漿紙品、保健、建筑涂料等等行業。