探討城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計

張 莉

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030001)

1 概述

這些年來國內(nèi)集中供暖模式的發(fā)展日益壯大，而與之相關(guān)的設(shè)計以及建設(shè)工作也越來越被重視，在上述工作開展進(jìn)程中，基于城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計，一方面可以有效的減少供熱管網(wǎng)運(yùn)行耗用的經(jīng)費(fèi)，另一方面可以極大程度的提高供熱管網(wǎng)的節(jié)能環(huán)保性。

2 城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)勢與不足

2.1 城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)勢

1)有效降低熱能損失。

就城市供熱管網(wǎng)來分析，其往往選用集中的供熱模式來開展管網(wǎng)運(yùn)行，而集中供熱模式視角下的管網(wǎng)運(yùn)行，可以依托相關(guān)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步依據(jù)室內(nèi)外氣溫對內(nèi)部介質(zhì)溫度及流量等予以調(diào)控，最終保證供熱溫度符合要求。集中供熱模式一方面可以精準(zhǔn)的采集用戶的取暖要求，另一方面還可以確保能源的合理配置，經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益明顯。除此之外，集中供熱管網(wǎng)的運(yùn)行也離不開計量表的設(shè)計，依據(jù)實(shí)際情況設(shè)計的計量表可以對供熱管網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)施有效的監(jiān)管。

2)有效減少運(yùn)行污染。

城市集中供熱管網(wǎng)的另一大優(yōu)勢在于節(jié)能環(huán)保性強(qiáng)，分析其原因，主要在于集中供熱管網(wǎng)的熱源集中且運(yùn)行方式合理，對于鍋爐具備極高的利用率，同時還可以有效的運(yùn)用余熱，進(jìn)而極大程度的避免了熱量的損失。與此同時，城市集中供熱管網(wǎng)中使用的鍋爐規(guī)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般鍋爐房中配置的鍋爐，而大規(guī)格的鍋爐能夠更加有效的實(shí)現(xiàn)能源的運(yùn)用。除此之外，隨著管網(wǎng)技術(shù)的日新月異，對于廢料廢渣的再利用也逐步興起，一方面有效的減少了城市集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行中帶來的污染，另一方面通過廢料再利用拓展了供熱管網(wǎng)熱能的來源。

3)推動智能化發(fā)展進(jìn)程。

在人工智能飛速發(fā)展的趨勢下，城市集中供熱管網(wǎng)的智能化發(fā)展進(jìn)程也日益迅猛。在集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)程中，相關(guān)智能化設(shè)施可以依據(jù)外部氣溫及時調(diào)整管網(wǎng)內(nèi)部介質(zhì)溫度以及流量和流速等要素，一方面減少了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)工作中耗用的人力，另一方面可以及時的縮減管網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)耗費(fèi)的能源。除此之外，相關(guān)智能化設(shè)施還可以運(yùn)用在管網(wǎng)的監(jiān)管工作中，可以依托這類設(shè)施開展7×24 h的監(jiān)管，進(jìn)而在發(fā)生問題時可以利用智能化設(shè)施精準(zhǔn)定位并及時反映至相關(guān)管理人員，最終保證故障解決的及時性和有效性。

2.2 城市集中供熱管網(wǎng)的不足

1)管網(wǎng)布局全局性欠佳。

城市建設(shè)隨著時代發(fā)展也在日新月異，然而現(xiàn)階段部分城市集中供熱管網(wǎng)在設(shè)計和建設(shè)過程中卻缺乏全局性以及整體性，沒有很好的從整體規(guī)劃的角度開展管網(wǎng)設(shè)計，導(dǎo)致后續(xù)的管網(wǎng)無法與建成管網(wǎng)有機(jī)融合，在一定程度上阻礙了城市化的進(jìn)程。

2)過于偏重靜態(tài)運(yùn)行。

現(xiàn)階段的部分城市集中供熱管網(wǎng)在運(yùn)行方面過于偏重靜態(tài)，主要依賴于一些固化的調(diào)節(jié)模式，而未能充分考慮管網(wǎng)存在的熱惰性，進(jìn)而引發(fā)了諸多的熱能損失。

3 城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化措施

3.1 供熱管管徑的優(yōu)化設(shè)計

供熱管管徑的大小密切關(guān)系著熱量傳輸?shù)乃俣纫约盁崃吭趥鬟f過程中的損耗，所以對于供熱管管徑予以優(yōu)化設(shè)計十分關(guān)鍵，此外還務(wù)必要對整個管徑數(shù)量級予以把控。在具體的管徑設(shè)計以及布局進(jìn)程中務(wù)必要依據(jù)集中供熱管網(wǎng)的特征以及具體功用來開展，保證管徑設(shè)計以及布局展現(xiàn)出管徑離散凸出的特征，進(jìn)一步運(yùn)用區(qū)塊相結(jié)合的方式針對管徑予以優(yōu)化。除此之外，在優(yōu)化設(shè)計進(jìn)程中，務(wù)必要確保管徑傳輸熱量的最高功率符合設(shè)計要求，應(yīng)該在實(shí)現(xiàn)供熱管管徑的優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上，滿足城市的持續(xù)性發(fā)展要求，并與當(dāng)下的經(jīng)濟(jì)狀況相匹配。

3.2 供熱管網(wǎng)布局的優(yōu)化設(shè)計

在城市供熱體系之中，管網(wǎng)的供熱傳輸在其中占據(jù)了絕大部分，同時也是熱量損耗的最大之處，因此務(wù)必要對供熱管網(wǎng)的布局予以優(yōu)化設(shè)計。在具體的供熱管網(wǎng)布局中，務(wù)必要在確保符合城市供熱需求的基礎(chǔ)上開展布局，要最大可能的避免為了降低造價而減少管網(wǎng)進(jìn)而引發(fā)的城市供熱不足問題。與此同時，在具體的供熱管網(wǎng)布局設(shè)計進(jìn)程中，一方面要有效把握短期效益，另一方面還要有效開展長遠(yuǎn)規(guī)劃，以此來確保供熱管網(wǎng)布局設(shè)計兼具合理性、積極性以及前瞻性，以滿足城市可持續(xù)性發(fā)展的要求。除此之外，在開展供熱管網(wǎng)布局過程中還應(yīng)該依托不同類型的管網(wǎng)施工技藝以及不同類型的管網(wǎng)設(shè)計思維，力求基于集中式管網(wǎng)區(qū)域的創(chuàng)建以有效降低管網(wǎng)供熱半徑，進(jìn)一步有效降低管網(wǎng)在供熱進(jìn)程中引發(fā)的熱量耗損。在管網(wǎng)設(shè)計進(jìn)程中還應(yīng)最大可能的將熱量傳送路徑予以優(yōu)化，以確保不同管路熱量負(fù)荷的均衡性，要防止由于過載或空置引發(fā)的熱量損耗或者局部管路熱量負(fù)荷過重等現(xiàn)象。

此外，在管路設(shè)計和布局進(jìn)程中還務(wù)必要注重細(xì)節(jié)的設(shè)計，尤其要嚴(yán)格控制管線閥門以及其他附件的種類和數(shù)量，以保證它們符合設(shè)計要求。在安裝進(jìn)程中則要綜合權(quán)衡現(xiàn)場存在的諸多影響要素，要在確保供熱管網(wǎng)安全可靠的基礎(chǔ)上盡可能的保證其美觀性。考慮到管線安裝位置廣泛，遍布不同的城市區(qū)域，且存在著較為隱蔽的特征，因此造成了管路設(shè)計和布局進(jìn)程中的安全隱患多，因此務(wù)必要通過合理、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌惭b布局將布局進(jìn)程中存在的安全隱患降到最低，以此來降低管網(wǎng)在后續(xù)使用中存在的維護(hù)難度。管線長度也密切影響著管網(wǎng)整體的熱量輸送效率，過長的管線長度不可避免的會引發(fā)管網(wǎng)熱量輸送效率的降低，與此同時也為熱量輸送增加了諸多難以控制的阻力。因此在具體的布局進(jìn)程中，務(wù)必要堅守化繁為簡的原則，在保證供熱效率的同時，最大可能的將管線長度控制在最小范圍內(nèi)。

3.3 供熱管網(wǎng)運(yùn)行模式的優(yōu)化設(shè)計

隨著時代的進(jìn)步科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，各類計算機(jī)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在這樣的趨勢下各類型智能監(jiān)控體系也出現(xiàn)了，對于管網(wǎng)運(yùn)行起到了極大的幫助。一般來說，在管網(wǎng)的運(yùn)行過程中難免會存在熱量的損失，然而基于管網(wǎng)集中供熱的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步結(jié)合合理的優(yōu)化設(shè)計以及各類型智能監(jiān)控體系的監(jiān)管和把控，則可以最大化的降低熱量的耗損。與此同時，基于熱工科工藝以及現(xiàn)代化控制技術(shù)的有機(jī)交融，則可以在保證供熱管網(wǎng)精準(zhǔn)程度的同時有效減少誤差，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)精細(xì)化設(shè)計及運(yùn)行的需求。除此之外，在供熱管網(wǎng)運(yùn)行模式的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)程中還務(wù)必要創(chuàng)建完備的操作規(guī)范和管控機(jī)制，力求通過硬件和軟件的協(xié)同作用進(jìn)一步促進(jìn)城市供熱管網(wǎng)運(yùn)行的高效發(fā)展。

3.4 供熱管網(wǎng)調(diào)節(jié)模式的優(yōu)化設(shè)計

城市供熱管網(wǎng)調(diào)節(jié)的首要任務(wù)在于有效控制相關(guān)供暖建筑室內(nèi)溫度，在供熱管網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的過程中且在不考慮管網(wǎng)熱量損失的情況下，城市供熱管網(wǎng)的熱能供應(yīng)總量應(yīng)該等同于各散熱裝置釋放的熱量總和，同時也應(yīng)等同于各個供暖用戶獲取的熱量總和。而在管網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)過程中，在熱源部位開展的熱能流量及溫度等要素的調(diào)節(jié)即為集中管網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)，而針對供熱管網(wǎng)調(diào)節(jié)模式的優(yōu)化設(shè)計主要從如下四個層面開展：其一，質(zhì)的調(diào)節(jié)，即為調(diào)節(jié)管網(wǎng)熱源的供水溫度；其二，量的調(diào)節(jié)，即為調(diào)節(jié)管網(wǎng)的循環(huán)水量；其三，分階段的管網(wǎng)流量調(diào)節(jié)，根據(jù)不同的階段控制不同的管網(wǎng)流量；其四，間歇調(diào)節(jié)，即為調(diào)節(jié)每日供暖時間。

3.5 集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)整體優(yōu)化設(shè)計

供熱管網(wǎng)的設(shè)計、布局以及施工與當(dāng)下的社會狀況及經(jīng)濟(jì)狀況密不可分，因此務(wù)必要有效的權(quán)衡城市供暖要求和社會經(jīng)濟(jì)狀況這兩大要素，并在具體的供熱管網(wǎng)設(shè)計、布局以及施工過程中將兩大要素的權(quán)衡作為重點(diǎn)工作開展。在供熱管網(wǎng)的建設(shè)中務(wù)必要貫徹系統(tǒng)以及全局的觀念，力求在符合城市供暖要求的基礎(chǔ)上和社會經(jīng)濟(jì)相互融合，在優(yōu)化管網(wǎng)體系的基礎(chǔ)上還要合理的優(yōu)化供熱蒸汽系統(tǒng)，力求將蒸汽系統(tǒng)簡單化并且穩(wěn)定化，最大可能的消除其存在的安全隱患，進(jìn)而減少供熱管網(wǎng)系統(tǒng)在后續(xù)運(yùn)行中的返工返修。