（一）北方环境及对保温防冻的要求

      在广大的北方地区, 由于冬季环境温度比较低，各种液体输送管道会出现不同程度的冻堵现象，甚至发生爆裂，给人们的工作、生活带来严重影响。

      随着建筑公用设施比例的加大，外部设备的增加，使本来复杂的管道系统越来越多地暴露在相对开放的空间中。寒冷的天气随时会给这部分管道带来损害，而这种损害对于建筑管道总体来说，无疑是致命的。
所以在寒冷的冬季需要对各种管道如地下车库、露天平台的消防管道以及可能较长时间水处于静止状态的自来水管道等进行防冻。

      消防给水设施作为建筑消防安全的基础条件，与人们的生活息息相关, 在寒冷地区冬季防冻的问题, 至关重要。另外，建筑当中消防管道安全性标准的提高，使消防管道防冻保温系统在建筑中扮演越来越重要的角色。

（二）传统防冻方案的缺陷

      多年来室内、外给排水管道及消防管道的防冻问题一直没有最佳的解决方案，目前消防工程中主要用到的方法有：隔热材料保温、干式消火系统、添加防冻剂、暖通系统伴热、回水绝热伴热等等, 这些方案都存在一定缺陷，无法从根本上解决问题。

1. 隔热材料保温

      采用隔热材料保温是指在消防管道外缠绕保温材料,形成空气隔热层, 延缓消防设施内液体物质温度的下降速度,以达到保温的目的。目前主要使用的保温材料有:离心(超细)玻璃棉、酚醛泡沫高效保温材料(简称PF泡沫) 、高压聚乙烯(简称PEF) 、橡塑保温材料等。这些材料除了具有质轻、保温、隔音等优点外,还具有很好的防火性能、耐寒、耐高温等特点。

      而单纯利用加保温层绝热防冻方案存在一定的风险, 根据研究结果, 对于小直径的管道如消防系统的的喷淋未端管道在长期处于低温外界环境中, 单纯增加保温材料厚度不能防止管道静流速水的冻结，对防冻作用不大,并且不能彻底解决防冻问题，对于小直径管道尤其危险。

      此类方法只能延缓消防设施被冻结的时间,如遇到持续寒冷气候,设施最终还是要冻结,难以解决问题。

2. 干式消火系统

      干式消火栓系统是指将寒冷地区部分设施内的液体排空放净，已达到防冻效果。

      主要组成部分有:远程控制的快速启闭装置、设置一定坡度的管道、快速排气装置以及必备的消火栓及组件。其主要特点是在快速启闭装置后的管路内无水,确保管路在外界气温较低时不被冻结。火灾发生时,可通过以下几种方式打开阀门:消火栓处按钮启动;通过火灾探测器报警自动启动;现场手动应急开启。这样可以保证阀门在任何情况下都能开启供水灭火。
      为保证干式系统的正常运行,可以对消防管道进行干湿交替运行的方式。每年的春季打开快速开启阀,使管道内充满水;当冬季来临时关闭快速阀,打开最低点处的放空阀,将管道内的水放空。

      不难看出，干式消火系统存在着系统复杂，设计安装难度大，设备冗多，操作繁琐，需要干湿交替，反应时间慢等缺点。当火灾发生时,如果供水不及时，必然延误灭火战机, 加重火灾损失。

3. 添加防冻剂

      在消防管道内加防冻剂,降低水的冰点、提高水的耐寒性,是一种防冻措施,但对防冻剂的选择应注意其灭火性能。防冻剂对管道有一定腐蚀作用,为了减小腐蚀速度,使用时还应添加防腐剂,并且此系统与生活、生产给水系统应有隔断装置。同时防冻剂添加量大也是一个不容忽视的问题,如18% (重量) CaCl2 水溶液才可使冰点下降至- 15. 11℃,除此之外日常维护工作量也大,所以这种方式仅适用于小规模系统和局部使用。

      由此可见，充注防冻液方案由于其严重的污染性和腐蚀性，不适用于市政生活给水管道及污水管道,其在消防管网中的应用也不很成熟。

4. 暖通系统伴热

      暖通系统伴热即借助供暖系统进行消防管道的伴热保温。其实施方法是在消防或给水管道旁平行布置暖通管道，共同敷设保温绝热层，借助供暖管水温进行热补偿，达到保温防冻的目的。

      其缺陷是：①布管困难 ②敷设成本高 ③工艺复杂，施工难度大 ④维护工作量大 ⑤有“跑、冒、滴、漏”之风险 ⑥耗能高，有污染 ⑦需锅炉、人工 ⑧煤炭价格逐年升高 ⑨运行需涉及不同的管理部门，沟通工作量大。

5. 回水绝热伴热

      回水绝热伴热是指在消防管道旁平行安装自来水管道，共同敷设保温材料，借助自来水水温进行保温防冻。回水绝热伴热同样存在着成本高、设计施工难度大、维护量大、易发生“跑、冒、滴、漏”、遇到持续寒冷气候设施容易冻结等问题。

（三）电伴热系统是最佳解决方案

1.传统消防管伴热系统存在着诸多弊端，如：

      A. 仅作绝热保温处理的给水管防冻方案有较大风险，只能延缓消防设施被冻结的时间,如遇到持续寒冷气
          候,设施最 终还是要冻结,无法从根本上解决问题;
      B. 以热水或蒸汽为热媒的热力伴热方案的设计、施工复杂，安装成本高，运行管理难度大;
      C. 充注防冻液方案不适用于市政生活给水管道及污水管道,其在消防管网中的应用也不很成熟；
      D. 干式消火系统存在着系统复杂，设计安装难度大，操作繁琐，需要干湿交替，反应时间慢等缺点。

      近年来, 随着各种电热技术的发展, 出现了多种电热材料, 如已经广泛应用于石油管线加热的自限式加热电缆,电热膜加热元件, 以及地暖/融雪发热电缆等, 因此人们希望借助于电热方式彻底解决防冻问题。

2. 电伴热保温系统可以从根本上解决管道冻结问题

      （1）解决消防设施防冻的首选方法应该是, 对消防给水装置保温的同时进行必要的热散失补偿, 即进行
              伴热。

              电伴热系统的主要思想是用电热器件电缆、电热膜等贴在管道外壁, 然后再加以绝热材料保温, 则可
              以完全解决管道的防冻问题。即将加热电缆沿管道、阀门均匀缠绕,外侧包裹保温材料,用温控装置来
              控制消防水管外表面的温度,当探测点的温度低于设定值时,发热电缆启动,维持管道、阀门温度,避免
              冻裂。

              该系统由发热电缆供电电源系统、管道防冰冻电缆加热系统和管道电伴热智能控制报警系统三部分组
              成。

      （2）电伴热保温系统最显著的优越性在于它可以使建筑物省去专为管道防冻而设的供暖设备，使设
              计、施工简化，与其它热媒伴温措施相比具有能量来源容易,施工方便等特点。

              发热电缆管道保温防冻系统特别适用于高层建筑设备层, 地下车库，水箱间，屋顶水箱及室外各种
              罐体的保温防冻。

      （3）电伴热管道保温防冻系统有以下特点：

      ◆ 起动迅速：一旦该系统设定温度与管道或设备表面温度之间存在温差，系统就会在很短时间内迅速起
                          动。

      ◆ 温度均匀：电伴热管道保温防冻系统是根据管道的实际温度进行热量输出控制，所以当管内流体静止或
                          液位高度不同时，系统就自动调节发热量，保证管线温度均匀。

      ◆ 安装方便：自控温发热电缆可在现场切割成各种长度，并可以在阀门、法兰及仪表等处缠绕，当实际情
                          况与设计存在差异时，也很容易根据实际需要进行调整。

      ◆ 维护方便：由于管道保温防冻系统是根据管道温度的变化而自动工作的，并且具有阻燃防潮绝缘的结构
                          设计，所以一经安装就不需任何人工维护。

      ◆ 节能经济：精确的温度控制可以省去不必要的供暖系统，省去生活热水再循环管道系统，减少管道埋深
                          节省保温材料使用量，从而降低了工程安装费和初投资，同时也使日常运行费用减少。并
                          且，管道电伴热保温防冻系统采用位式温度控制器来控制管道壁面温度从而控制电热元件的
                          加热时间, 这样既能保证解决管道的防冻问题, 又能达到节约能源的目的。

      ◆ 安全可靠：高质量的发热电缆产品，使用非常安全可靠，避免了极冷冬天造成的冻管事故发生。特别是
                          自控温发热电缆，PTC特性及独特的结构确保电缆的输出功率对环境温度的变化作出迅速响
                          应，功率随温度升高自动减小，主动适应被伴热管道，不会因叠交而过热，更不会因温控装
                          置失灵造成功率过高而发生烧毁事故，在伴热的同时也保证了自身的安全可靠。

      ◆ 用途广泛：可以用于各种管道系统和工艺设备（除特殊要求以外）的防冻保护和温度维持。

      ◆ 环境保护：使用最清洁有效的电力作能源，无环境污染。