基于室外熱力管線設計的思考

楊磊（中國城市建設研究院有限公司，北京 100029）

基于室外熱力管線設計的思考

楊磊
（中國城市建設研究院有限公司，北京 100029）

結合具體工程實例，探討分析室外熱力管線設計的具體工作，并提出有效設計方案。其中主要包括熱媒選擇、用戶與外網連接方式、采暖熱負荷計算、水泵流量和揚程確定、外網方案設計、管道補償設計、管道保溫及固定支架設計等內容，同時提出具體設計對策。實際應用表明，該設計方案有效指導管線施工實際工作，促進熱力管線工程質量提高，可為類似工程提供啟示。

室外熱力管線 設計 水泵流量 水泵流程

在室外熱力管線工程建設中，設計是非常重要的環節。通過采取有效設計對策，科學合理安排管線規劃，不僅能促進設計水平提高，還能有效指導室外管線工程建設，促進工程質量提升。因此，設計工作受到設計單位的普遍重視和關注。但在實際工作中，一些設計單位技術水平較低，工作人員素質不高，制約設計水平提升，對室外熱力管線工程建設也產生不利影響。今后應轉變這種情況，綜合采取有效對策，提高設計水平，為室外熱力管線施工和供熱提供指導。下面將結合具體工程實例，對該問題進行探討分析，并提出具體的設計對策，希望能夠為實際工作提供參考。

1　工程概述

某小區占地面積約23萬m2，東西長約366m，南北長約560m，一共有90棟商鋪，建筑高度在10-20m之間，其中A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2采用風冷模塊機組作為冷熱源，夏季提供7/12℃冷凍水，冬季提供60/50℃熱水，其余82棟商鋪采用市政管網供熱方式，換熱站設置樓棟中心位置，從而更好換熱，滿足各樓棟供熱需要，促進供熱效果提高。在該工程設計中，為促進室外熱力管線設計水平提升，更好滿足供熱具體工作需要，設計單位十分注重提高設計水平，以取得更好的效果。

2　室外熱力管線設計的對策

為提高設計水平，促進室外熱力管線工程質量提高，在該工程設計過程中，綜合采取以下措施。

2.1熱媒選擇

集中供熱的熱媒采用熱水或蒸汽，二者對比來看，熱水的優勢更為明顯，主要體現在以下幾個方面：熱水供熱系統的熱能利用效率高，不會出現冷凝水和蒸汽泄漏現象，也無二次蒸汽的熱損失情況發生，大大提高熱能利用率，通常可節約燃料20%—40%；供暖系統采用熱水作為熱媒，能改變供水溫度來調節供熱情況，可以減少熱損失，避免對周圍帶來污染；熱水供熱系統的蓄熱能力高，系統存儲水量較多，水的比熱大，易受外界因素影響小，即使水力工況出現失調現象，不會引起供暖的較大波動，有利于確保供熱穩定進行；熱水供熱系統輸送距離遠，供熱半徑大，能更好滿足用戶采暖需要。根據上述特點和優勢，結合本工程實際情況，該供熱工程供回水溫為95/70℃的熱水。

2.2采暖熱用戶與外網連接方式

在連接過程中，采用的是間接連接方式，熱力站設置表面式水-水換熱器，用戶系統與熱水網路被換熱器隔離，形成兩個獨立系統，使得用戶與網路間的水力工況之間不會相互影響，熱水網路回水管內任何一點壓力，要比大氣壓力高50kPa，避免吸入空氣。

2.3采暖熱負荷計算

采暖熱負荷=采暖設計熱負荷×采暖熱指標×采暖建筑物的建筑面積，對該工程計算可以得知，總的熱負荷為11.5MW，90棟總和為10.35MW，初步制定方案總的熱負荷為11MW，每臺按總熱負荷75%計算，采用2臺8.5MW的換熱機組，對其進行并聯，從而滿足采暖熱負荷的實際需要。

2.4水泵流量和揚程確定

經過計算得知，每臺換熱機組水泵流量選擇333m3/h，局部阻力損失為3.6m，水泵揚程為46.2m，加上富余量，水泵揚程=46.2× 1.2=55m，然后確定補水定壓系統，采用整體補水定壓機組，設置安全閥，補水泵啟動壓力430kPa，停泵壓力648kPa。

2.5外網方案設計

室外供熱管道布置分為架空、地下、直埋敷設三種不同方式，架空敷設造價低、維修方便、管道壽命長。地下敷設維修方便，對周圍景觀影響較小，直埋敷設能節約材料和空間。考慮不同方案的優點和缺點，結合該供熱工程實際情況，采用直埋敷設方式。熱交換站引至樓棟的二次熱媒只有供水和回水兩條管線，采用直埋敷設方式能節約投資，減少占地，避免影響小區的景觀，有利于管線施工，同時還能夠節約成本，降低工程造價。管網布置采用枝狀管網，干管與分支處都設置閥門，這樣有利于對管網進行控制，方便對供熱情況進行調節，更好滿足供熱需要，提高供熱效果。

2.6管道補償設計

一般來說，外網供熱管線比較長，安裝施工完成之后，管道內供熱介質和周圍環境溫度發生變化時，管道會出現熱脹冷縮現象，在管壁內產生巨大壓力，當超過管材的強度極限時，會導致管道出現破壞情況。為避免這種情況發生，管道施工時安裝補償器，并根據管道熱伸長量選擇合適的補償器。通常來說，管道熱伸長量大小與管道固定點間的直線段長度、管材、熱媒溫度、環境溫度相關，設計時還要考慮管道熱伸長量與管線埋深及管徑大小等，這些因素不一樣，所采用的補償器型號也不完全一樣。正確選擇補償器，有利于保證外網管線的使用安全，選用時，應該綜合考慮敷設條件，盡量選用維修量小，工作可靠，性能優良，價格較低的補償器。為降低成本，提高供熱管網可靠性，盡量利用管道上的自然彎曲段吸收管道熱伸長變形，確保管道處于良好性能和工作狀態。該室外熱力管線設計中，在管道自然補償不能滿足管道熱伸長變形的地方，采用波紋型補償器，這樣不僅能節約投資，還可以縮短施工周期，促進工程建設效益提高。

2.7管道保溫及固定支架設計

直埋敷設熱水管采用預制管進行施工，設計中也采用該方案，鋼管、保溫層、外護管緊密結合為一體，并確保各類管線滿足規范要求，保護材料技術性能要求如下：平均工作溫度下的導熱系數不大于0.12W/（m.℃），密度不大于350kg/m3，抗壓強度不小于300kPa，

……

……

保溫層外具有性能良好的保護層，并且其機械強度、防水性能滿足施工和運行需要，預制保溫結構滿足運輸要求。供熱管道設固定支架，在滿足技術標準和要求的前提下，盡量減少固定支架和補償器的設置。補償器設置在固定支架的兩端，采用對稱布置方式，從而減小支架兩端推力，促進管道和支架更好運行和發揮作用。

3　室外熱力管線設計的效果

上述室外熱力管線設計中，通過采取有效措施，不僅順利完成設計任務，還取得良好效果。通過對不同方案的技術性、經濟性的對比分析，選用最優設計方案，從而有效指導室外熱力管線施工，促進工程質量提高，對管線施工產生積極作用。受到設計單位和施工單位的好評，也有效保障供熱效果，得到附近居民的贊揚和高度評價，可為類似工程提供指導與參考。

4　結語

開展室外熱力管線設計中，應該結合具體需要，采取有效對策，促進熱力管線更好運行和工作。這樣不僅能指導管線施工順利進行，還能確保管線工程施工質量提高，更好滿足居民供熱需要，為人們日常生活創造良好條件。上述室外熱力管線設計取得良好效果，類似工作可從中得到啟示與借鑒。

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