電伴熱是利用伴熱電纜輸出的熱量來補償管道、容器、罐體等儲運系統(tǒng)所耗散的熱量，以維持系統(tǒng)操作介質始終處在工藝要求的適宜溫區(qū)。所以，熱工設計首先要確定工藝裝置的熱損失即散熱量，然后根據散熱量確定所需伴熱電纜的功率和長度。

一：電伴熱設計說明：

1.  本電伴熱適用范圍:適用于室內外管道、容器、罐體等儲運系統(tǒng)、設備保溫和防凍。

2.電伴熱工程建議應在供貨方的指導下進行安裝施工,并做好詳細的工程進展記錄表.

3.電伴熱防凍系統(tǒng)設計原理：利用電熱來補充輸水或貯水過程中所散失的熱量，以維持水溫在一定的范圍內，達到保溫和防凍的目的，所以電伴熱仍需要有絕熱層、防潮層和保護層。

4.電伴熱防凍系統(tǒng)總體設計旨在經濟的滿足管道流體（如：水）系統(tǒng)防凍（降粘及防堵），從功能性、可實現性、經濟性的角度出發(fā)，達到防凍（降粘及防堵）的效果。

zui低氣象溫度標準和防凍標準：
安徽地區(qū)氣象參數（平均zui低溫度TA=-17.1℃）；維持設備的水不結冰狀態(tài)，采用管道水系統(tǒng)維持在5℃的標準。計算管道zui大的散熱功率。

電伴熱設計需要確定的工藝參數

1） 管道要求的維持溫度TM（℃）；

2） 當地zui低環(huán)境溫度TA（℃）；

3） 管道的外徑D（mm）；

4） 容器的表面積S（m2）；

5） 管道的保溫材料品種及厚度（mm）；

6） 管道是在室內或室外屬于什么工作區(qū)域。

二、系統(tǒng)設計：

2.1散熱量計算

散熱量計算有兩種方法：一查表法；二是按公式直接計算法。
2.1.1.查表法
首先根據需要伴熱的維持溫度TM和zui低環(huán)境溫度TA
計算溫差：ΔT
ΔT＝TM-TA
根據ΔT查金屬管道散熱量（QB）見附表一
或設備散熱量（QP）見附表二
根據查得的QB或QP按下式計算出實際的散熱量
管道QTB＝＝f×QB
     平壁設備QTP＝f×QP


式中：TM--需要伴熱的維持溫度（℃）
TA--平均zui低溫度（℃），室內有空調的按室內空調zui低溫度計算
QTB--管道實際需要伴熱熱量（W/m）
      QTP--平壁實際需要伴熱熱量（W/m）
f----保溫材料修正參數見附表三

2.1.2.直接計算方法：

（1）管道QTB={[2π（TM-TA） ]/［（ LnD2/D1）1/λ+2/（ D2α）]}×1.3 ………

（2）設備QTP=[（TM-TA）/（δ/λ+1/α）] ×1.3 ……………………………　　　


式中：
TM--需要伴熱的維持溫度（℃）
TA--平均zui低溫度（℃），室內有空調的按室內空調zui低溫度計算
λ--保溫材料的導熱系數，（W/m℃）
D1--保溫層內徑（mm），（管道外徑）
D0--保溫層外徑（mm）
δ--保溫層厚度（mm）
Ln--自然對數
α--保溫層外表面向大氣的散熱系數（W/㎡℃）與風速ω（m/s）有關
α=1.163（6+ω1/2） W/（ ㎡℃ ） …………………………（3）
1.3--安全系數

 2.1.3.管道材質修正系數
不同材質的導熱系數不同，在同等TM的情況下所需功率不同，修正系數f,見附表四；
QTB、QTP值的條件是鋼材，如材質變動應乘以材質修正系數。

   Q=Qt×f W/m ………………………………………（4）

式中：
Q--表示zui后確定的總實際需要伴熱熱量（W/m）
Qt--表示代表QTB、QTP伴熱熱量（W/m）
f----保溫材料修正參數見附表三

2.2確定電伴熱帶的功率及長度：

2.2.1.計算所需伴熱電纜的總長度L

A：計算管道所需伴熱電纜的總長度L1

用Q值（QTB、QTP）來選擇合適規(guī)格的伴熱電纜，并確定每米管道Lg所用伴熱電纜的長度和敷設方法。

Lg=Q/QM （m）……………………………………………（4）
式中：
Lg--表示每米管道所用伴熱電纜的長度（m）
Q--表示zui后確定的總實際需要伴熱熱量（W/m）
QM--表示某一規(guī)格伴熱電纜在維持溫度TV時的輸出功率（W/m）

Lg小于1時，每米管道采用的伴熱電纜小于1m無法敷設，所以Lg不能小于1。
Lg等于1時，則每米管道采用1 m該規(guī)格的伴熱電纜，單根直線敷設。
Lg等于n時（n為整數），則每米管道采用n根這種規(guī)格的伴熱電纜，n根直線敷設。
Lg大于1且不等于n ，可采用螺旋卷繞敷設，節(jié)距為LS（m）

LS=π（D+d）/（Lg2-1）0.5 m ………………………（6）
式中：
D為管道外徑（m）
d為伴熱電纜厚度（m）

管道部分用伴熱電纜長度，為：
L1＝管道總長度×Lg （m）………………………………（7）


B：平面部分用伴熱電纜長度L2
1） 每平方米表面應敷設伴熱電纜長度為：
Lp=（Qp×f）/ QM 　　m/㎡
2） Lp≥3，即每㎡面積須敷設不短于3m長度的伴熱電纜。
3） 平面部分用伴熱電纜長度為：
L2=S×Lp m…………………………………………………（8）
S為散熱平面面積（m2）。當管徑大于600mm時可當作平面容器處理。


C：管道附件用伴熱電纜長度
管道附件的熱損失可換算成一定長度相同管徑管道的熱損失，所需電纜應敷設在相應附件上。
管道附件所需伴熱電纜長度 = 附件散熱系數×每米管道所需同種電纜長度

1） 每個閥門所需電纜長度Lf,為：
Lf=kf×Lg………………………………………………………（9）
式中，kf為閥門散熱系數
閥門散熱系數
閥門品種 　閘 閥 　蝶 閥 　球 閥 　球心閥
散熱系數 　1.5 　　0.9 　　　1.0　 1.4

2） 每個管道其他附件所需電纜長度Lj為：
Lj=kj×Lg …………………………………………………（10）
式中，kj為其他附件散熱系數
管道附件散熱系數
附件項目 　法蘭 彎頭 直型接頭 T型接頭 托架 吊架
散熱系數 　2 　　2 　　2　　　　 3　　 3 　　3

D：接頭留用長度L3
1） 每個電源引入端預留1m；
2） 每個尾端留0.5m；
3） 每個直型或T型接線盒預留0.5m；
4） 備用（按工程需要）；
所需伴熱電纜總長度L為（增加10%的安全系數）， L = （L1+L2+Lf+Lj+L3）×1.1


三：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：

3.1 根據管道維持溫度及偶然性的zui高操作溫度選定電熱帶的耐溫等級和發(fā)熱等級。

根據管道可能經受的zui高溫度來選擇相應zui高暴露溫度的電熱帶，確定管道是否會出現偶發(fā)性溫升（如蒸汽、熱水、熱油清掃管道）及zui高溫度，所選電熱帶的zui高暴露溫度應不低于偶發(fā)性溫升。如偶發(fā)性溫升高于zui高暴露溫度，可在進行熱工估算后，調整安裝方法，即在電熱帶與管道之間加一層適當厚度的保溫層，以緩解偶發(fā)溫升對電熱帶的影響。

3.2根據功率—溫度曲線選擇電熱帶功率
選擇電熱帶的輸出功率，不是以標稱功率為依據，而是以系統(tǒng)維持溫度時電熱帶必須輸出的功率為依據。

選擇電熱帶的溫度等級及伴熱功率與系統(tǒng)所需的維持溫度有直接關系，應選用zui高表面溫度高于系統(tǒng)維持溫度（例如20℃）并能補償體系熱損失的電熱帶。

3.3單一電源zui大電熱帶的確定

從同一個電源接線盒引出的所有各段伴熱電纜的長度之和，稱為單一電源zui大伴熱電纜長度。據此選擇過流保護開關的容量。根據管道分布及支線長短選用電熱帶，低功率電熱帶單根使用長度較大，適合較長的支線使用，若一根的功率不夠可用多根。

3.4 電熱帶結構的選擇
根據安裝環(huán)境和條件進行結構選擇

1）在塑料或表面涂有油漆，而不能可靠接地的容器和管道上選用屏蔽型產品。

2）在易燃易爆地區(qū)，或管內介質是易燃易爆介質，應選用屏蔽型防爆電伴熱產品。

3）管道內介質如有腐蝕性，或電纜有可能接觸腐蝕屏蔽層的化學品，則應采用防護型產品。

3.5 其他事項

1）電伴熱帶的電源接線截面要大于伴熱電纜導體截面。

2）熔斷器、空氣開關要選擇適中，要考慮大于全線起動電流。

3）易燃易爆地區(qū)必須采用的電源接線盒，中間接線盒和終端等附件。

4 ） 根據電源容量、電壓、電網平衡狀態(tài)，確定采用單相供電或三相供電及電壓等級。

5 ） 管道周圍環(huán)境是否便于電纜安裝，確定電伴熱帶，采用直線敷設還是螺旋敷設。


四：電伴熱系統(tǒng)圖

4.1電伴熱系統(tǒng)圖繪制原則

1）每個單一電源供電的電伴熱系統(tǒng)，應繪制各自的電伴熱系統(tǒng)圖。

2）電伴熱系統(tǒng)圖以該被伴熱管道配管圖為依據，用軸側投影圖表示。

3）電伴熱系統(tǒng)圖是示意圖，可以不按比例繪制。

4.2 電伴熱系統(tǒng)圖圖示要求

1）電伴熱系統(tǒng)圖應列出管道編號、管徑、材質，保溫材質和保溫厚度；

2）應標出管道上的閥門、管件、支架、法蘭的位置及管道的長度，同時標出接線盒的位置；

3）列出管內介質的名稱、操作溫度，維持溫度，可能zui高溫度，zui低環(huán)境溫度、溫差、散熱損失、危險區(qū)域分類；

4） 列出電伴熱帶的規(guī)格，數量及其在維持溫度時的發(fā)熱量以及電器設備的數量、規(guī)格、型號及其他附件。

五：電伴熱設施的安裝

5.1 安裝前的準備

1） 所有電伴熱帶均須進行電路連續(xù)性和絕緣性能的測試，不符合規(guī)定的不能使用。

2） 電氣設備和控制設備均須進行外觀檢查，有變形、有裂紋，器件不全又無法修復的，不能使用。

3） 安裝前，應先按照電伴熱系統(tǒng)圖，逐一核對管道編號、管道規(guī)格、工藝條件、電伴熱帶參數、規(guī)格型號、電氣設備和控制設備規(guī)格型號，確認無誤后，才能進行安裝。

4） 沒有產品標記，或標記模糊不清，無法辨認的產品，不能安裝。

5） 電伴熱系統(tǒng)安裝前，被伴熱管道必須全部施工完畢，并經水壓試驗（或/和氣密試驗）檢查合格。

5.2 安裝注意事項

1） 電熱帶安裝時，不要在地面上拖拉，以免被鋒銳物損壞。不要與高溫物體接觸，防止電焊熔渣濺落到電熱帶上。

2） 電熱帶有良好的柔性，但不允許硬折，需要彎曲時，彎曲半徑不得小于伴熱電纜厚度的6倍。

3） 電熱帶嚴禁用重物硬砸，如被砸 伴熱電纜應重新進行電氣測試，合格后才能使用。

4） 電熱帶應與被伴熱管道（或設備）貼緊并固定，以提高伴熱效率。固定電伴熱帶時應用尼龍扎帶，嚴禁用金屬絲綁扎。

5）非金屬管道應在管外壁與伴熱電纜之間貼一層鋁膠帶，用來增大接觸傳熱面積。

6） 電熱帶的安裝要充分考慮管道附件（或設備）的拆卸可能性，且電伴熱帶又不需要被切斷。電熱帶被剪斷或接頭時要注意接頭的密封。

7） 每米管道熱損失大于每米伴熱電纜輸出功率時，采用纏繞方式，以利維修時拆卸。

8）法蘭處易產生泄漏，纏繞電伴熱帶時，應避開其正下方。

9）電熱帶在管道上的安裝方法與固定，扎帶材料應根據管道的溫度選用。

10） 電熱帶安裝完畢后，必須逐個回路進行電氣測試合格后，再進行通電試驗，檢查電熱帶發(fā)熱情況。確認正常后，才允許保溫。

11） 保溫材料應干燥。潮濕的保溫材料不但影響伴熱效果，還會導至對電熱帶的腐蝕，縮短使用壽命，未包外保護層的保溫管道，被雨雪澆濕后，應風干后再施工外保護層。

12） 伴熱系統(tǒng)施工完畢，應在管道的外保護層，做出明顯的電伴熱標記，以提醒人們注意。

13） 電熱帶安裝時，當電纜一端接入電源前應將母線另一端用配套的封頭套封好，兩條母線不得短路。

14） 多回路電熱帶從同一接線盒接出時，各母線都要有絕緣套隔離，以防短路。

15） 接線盒應密封，防止雨水進入。

5.4電伴熱系統(tǒng)的現場測試與檢查

1） 電熱帶的連續(xù)性和絕緣電阻，用1000V搖表檢查，系統(tǒng)絕緣電阻大于50MΩ為合格。

2） 電熱帶安裝完畢，每個電伴熱回路的測試結果應有記錄和報告。

3） 檢查人員應按照工程規(guī)定對伴熱系統(tǒng)的安裝進行中間檢查和zui終核實、驗收。


六：相關電氣設計：

設計電伴熱配電系統(tǒng)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(guī)范要求。

6.1單一電源電熱帶長度的定義如下圖：
變功率單一電源電熱帶zui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，當實際過流保護開關容量介于兩檔之間，應選用容量大的一檔。

6.2電路對地漏電保護
每條電熱帶線路應采用30MA對地漏電開關做電氣保護。特別是防爆區(qū)、危險區(qū)或腐蝕區(qū)，和管道需要經常維修和電熱帶易受到機械損壞的區(qū)域。

注附表1~5正在編輯中
舉例說明
1.1室內熱水管道伴熱
我公司針對安徽某公寓室內衛(wèi)生間熱水管道伴熱熱水維持溫度TM＝50℃，偶然性操作溫度65℃。室內空調溫度zui低溫度TA＝16℃，管道通過普通區(qū)。電壓220V。管徑為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℃），厚30mm確定電伴熱帶的長度、功率和選型。

*步：計算溫差：ΔT
ΔT＝TM-TA 　　TM＝50℃　TA＝16℃
ΔT＝50-16＝34 ℃

第二步：計算管道散熱量QB。查附表一，當ΔT＝30℃，QB＝21.8W/m，ΔT＝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QTB＝＝f×QB　查表：附表三 f=1.23
QTB＝1.23×24.68＝30.36W/m
第四步：計算電熱帶總長度L：
a.自控溫電熱帶（變功率電熱帶），查電熱帶的編制說明：附表五可知，選用ZXW（ZKW）-P-220V/45W型（中溫屏蔽型）提供的自控溫電伴熱帶比較合適，從電熱帶的編制說明查出10℃時，每米輸出功率45W/m，50℃時輸出的功率QM＝28.8W/m，小于散熱量QTB＝30.36W/m，因此，選用ZXW（ZKW）-P-220V/45W型，需要確定安裝系數：Lg=Q/QM＝30.36/28.8＝1.06

提供的電熱帶總長度計算如下：

管道部份：L1＝50×1.06＝53m
法蘭部份：L2＝8×（2×.215）=3.44m（0.215法蘭盤直徑）
閘閥部份：L3＝3×1.3＝3.9m（1.3系數，查伴熱設計）
管架部份：L4＝5×3×2×.15＝4.5m（0.15為管道與支架接觸長度）
其它部份：L5＝2×1＝2.0m（1個電源接線盒，1個尾端接線盒）

總長度：L＝L1+L2+L3+L4+L5=53+3.44+3.9+4.5+2=66.84m

查安裝與操作中相關電氣設計說明：
TA＝10℃，Lmax＝65m，20A開關；Lmax＝96m，30A開關容量。
電熱帶實際總長度L＝66.84m，選用30A開關。配用自控溫電伴熱帶可以任意剪切。

總功率：N＝L×QTB＝66.84×30.4＝1924W（1.924KW）

b.恒功率電熱帶
已知：QTB＝30.36W/m，查恒功率電伴熱帶編制，選用兩根或一根RDP2-J-17W/220V　、RDP2-J-35W/220V

1.2應用消防管道防凍：
我公司就應用安徽某樓宇地下室不采暖車庫消防管線防凍。根據管道冬季維持水溫TM＝5℃，其它條件同前例。

*步：計算溫差：ΔT 查全國各地氣象參數zui低環(huán)境溫度TA＝-17.1℃
ΔT＝TM-TA 　　TM＝5℃　TA＝-17.1℃
ΔT＝5-（-17.1）＝22.1℃

第二步：計算管道散熱量QB。查附表一，當ΔT＝20℃，QB＝14.5W/m，ΔT＝30℃　QB＝21.8W/m。采用內差法求得：
QB＝14.5+｛（21.8-14.5）/（30-20）｝×（22.1-20）
＝16.1W/m

第三步：計算實際散熱量QTB，根據QTB＝＝f×QB　查表：附表三 f=1.23
QTB＝1.23×16.1＝30.36W/m
第四步：計算電熱帶總長度L：

a.自控溫電熱帶（變功率電熱帶），查電熱帶的編制說明：附表五可知，選用DXW（DKW）-P-220V/15W型（中溫屏蔽型）提供的自控溫電伴熱帶比較合適，從電熱帶的編制說明查出10℃時，每米輸出功率15W/m，5℃時輸出的功率QM＝16.6W/m，小于散熱量QTB＝19.8W/m，因此，選用DXW（DKW）-P-220V/15W型，需要確定安裝系數：Lg=Q/QM＝19.8/16.6＝1.19

提供的電熱帶總長度計算如下：

管道部份：L1＝50×1.19＝59.5m
法蘭部份：L2＝8×（2×.215）=3.44m（0.215法蘭盤直徑）
閘閥部份：L3＝3×1.3＝3.9m（1.3系數，查伴熱設計）
管架部份：L4＝5×3×2×.15＝4.5m（0.15為管道與支架接觸長度）
其它部份：L5＝2×1＝2.0m（1個電源接線盒，1個尾端接線盒）

總長度：L＝L1+L2+L3+L4+L5=59.5+3.44+3.9+4.5+2=73.34m

查安裝與操作中相關電氣設計說明：
TA＝0℃，Lmax＝96m，1開關容量。
電熱帶實際總長度L＝66.84m，選用1開關。配用自控溫電伴熱帶可以任意剪切。

總功率：N＝L×QTB＝73.34×30.4＝1217W（1.3KW）

b.恒功率電熱帶
已知：QTB＝30.36W/m，查恒功率電伴熱帶編制，選用一根RDP2-J-20W/220V