淺析城市供熱管網優化設計

崔銘俊 焦揚

摘 要：供熱是城市公共服務功能中重要的一項工作，對于居民的生活生產來說有著重要的意義，因此，供熱管網的設計的作用不言而喻，本文從供熱管網的設計要點以及意義進行了分析，為供熱系統的不斷完善提供建議。

關鍵詞：城市供熱管網；優化設計；要點

引 言

改革開放20年來，我國的集中供熱事業獲得了長足的發展，目前我國668個城市中，268個城市建設有集中供熱設施，全國集中供熱面積已達86540萬m2。隨著城市集中供熱的迅速發展，熱網越來越顯示出其重要性。由于熱網工程規模大、造價高，且影響面廣，涉及城市規劃建設和環境美化。保證供熱質量能否把生產的熱能根據熱網用戶需要進行合理分配，這就要求熱網在設計過程中選擇最優方案、進行最佳設計。

1 熱負荷

1.1 熱負荷的分類

熱負荷分為生產熱負荷、采暖通風熱負荷、生活熱負荷和空調冷負荷。生產熱負荷主要是指用于生產工藝過程所需要的熱負荷；采暖通風熱負荷是指當室外空氣溫度降低到供暖設計溫度時，為保持室內空氣溫度符合設計要求，需由供熱設備向房間輸入的熱量；生活熱負荷是指民用建筑和工廠中生活用熱。因此文中主要對采暖熱負荷相關內容進行論述。熱負荷的確定是一項細致的工作，設計中需反復計算及核定。熱負荷分為季節性熱負荷和固定常年熱負荷兩種。

1.2 熱指標的確定

熱指標的選擇是設計中的決定因素，是否合理將直接影響初投資和運行費用。目前有些地區在設計中，熱指標選用時都略有偏大，取的都是上限。而考慮山西地區近10年冬季溫度偏高這一特點，單位面積（單位體積）熱指標應取下限+5W/m2（5W/m3），使初投資成本減少到最經濟的曲線內，可減少運行費用。

2 供熱參數的選擇

供回水溫差及比摩阻是影響管網設計的主要參數，選擇不當，運行中不但耗電量大，還會引起管網嚴重失調。根據實踐經驗，主干線經濟比摩阻在30～70Pa/m為宜，支線大些可有利于調節，但不應超過300Pa/m。溫差大循環量則小，溫差小循環量則大。

3 水壓圖的繪制

繪制水壓圖是一項主要設計程序，不能省略，尤其是在供熱管網設計上和運行中，能夠隨時掌握供熱系統是在什么樣的工況下運行；管網中各點壓力大小變化如何；系統能否安全運行；水力計算是否正確；用戶入口選擇方式是否合理，特別是地形復雜供暖半徑較大的供熱管網，其必要性更為突出，水壓圖的形式能明顯清晰地表示出上述各項內容。現在有些設計僅憑經驗，根本不搞什么水壓圖，這給將來的運行調節造成了很大麻煩，只有繪制出水壓圖，才能有利于進行管網的水力平衡。

4 供熱管網的敷設方式

4.1 連接方式及供回水溫度

對于城市熱力網工程，由于工程比較大，我們建議采用間接連接方式有利于降低工程造價，避免水利失調，降低用戶間相互干擾，提高供熱質量，并且便于運行維護。同時一次網供回水溫度的高低直接決定著工程的造價，從減小供回水管徑的角度來看，較大有供回水溫差，可以縮小管徑，我們建議大多數城市地區一、二次網供回水溫度為：一次網130/70℃；二次網85/60℃。供熱管網敷設一般采用架空敷設、地下管溝敷設和地下直埋敷設3種方式。

4.2 架空敷設

管道架空敷設方式適用于工廠企業，對于廠區內有很多工藝管道需架空敷設，熱力管道亦與工藝管道同架敷設。管道架空敷設有它的局限性，對于民用住宅、公建單位，要考慮市容市貌和小區總體規劃，往往熱力管道不宜架空敷設。

4.3 地下管溝敷設

地下水位高時，采用管溝敷設防水問題很難解決，地表水會通過管溝蓋板流到溝里，地下水會通過溝壁縫隙滲到溝里，管溝內熱力管道泡在水中，使保溫層失去作用，增大熱力管道的熱損失，且地下水腐蝕管道表面，縮短供熱管道使用壽命。在地下水位較低的地區，采用管溝敷設還較普遍。

4.4 地下直埋敷設

供熱管道直埋敷設保溫防腐有氰聚塑保溫防腐和聚氨酯夾克保溫防腐。這兩種保溫管均采用聚氨酯作為保溫層，采用發泡的方法將聚氨酯包在管道外面。聚氨酯材料導熱系數較小，是一種良好的保溫材料，有一定的強度，重度小、吸水少。氰聚塑保溫管作法：首先在保溫管道外表涂一層氰凝起到防腐、防水作用，再作聚氨酯保溫層，外表面包玻璃鋼，起到防水、防腐作用，管道保溫防腐接頭處，采用現場發泡，外表面作玻璃鋼保護層。聚氨酯夾克保溫管在聚氨酯保溫層外包聚乙烯套管作保護層。接頭作法有的采用焊接聚乙烯套管，有的采用收縮套。聚乙烯套管較玻璃鋼保護層堅固耐用，強度高。上述兩種保溫管在集中供熱區域，不允許架空敷設的環境下，可采用直埋方式敷設熱力管道。熱力管道直埋的方式主要有三種：

第一種是無補償直埋敷設，此種敷設方式熱力管道具有一定的埋深，靠土壤與管道的摩擦限制熱力管道的熱伸長，在管道溝槽敷土前應進行預熱，預熱溫度一般取安裝溫度與運行溫度差的一半即可，這種敷設方式一般適用于以熱水為熱媒的供熱管道，且管徑不宜過大。

第二種方式是增設一次性補償器，補償器的補償能力要滿足安裝溫度至預熱溫度管道的熱伸長量。在熱力管道施工安裝后進行預熱，待管道伸長后將一次性補償器活動處焊牢，然后再還土。這種敷設方式在車輛運行頻繁的馬路上，在管道預熱前可還土，不致影響交通。

第三種方式是增設直埋式熱力管道補償器，此種敷設方式需設固定墩，固定墩間距通過計算確定。直埋式熱力管道補償器的補償能力要滿足兩固定點間管道的熱伸長量。直埋敷設熱力管道無論是采用哪種方式都要計算管道熱態（包括預熱）時產生的推力，核算熱力管道斷面的應力，此應力不應超過運行溫度下鋼材的許用應力。

5 結 語

隨著城市化發展的腳步向著成熟化發展，城市供熱成為人們關注的問題，供熱合理與否直接關系到居民的生活質量，其中合理與否和設計有著直接的關系，做好設計工作，必須要按照一定規范進行設計工作，設計要依賴實踐總結說話，將實踐中存在的不足及時在設計中進行改正，作為設計者，要順應時代的發展，不斷的革新設計思想，積極學習和借鑒一些好的經驗例子，在進行綜合的研究思考后，設計符合本城市發展現狀的設計，隨著社會的不斷發展，熱能消耗會越來越大，無形之中給供熱管網的設計工作增添了很多難題，因此，作為一名設計者，要有創新和遠見，只有不斷的提高設計技術，強化改革意識，吸收新的知識與理論實踐，以人為本，才能保證供熱管網系統的正常運行和不斷發展。

參考文獻

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