城鎮供熱管網的設計方法與改進措施研究

李麗娟

[摘 ? ?要]本文對城鎮供熱管網設計方法進行研究，介紹管網設計整體規劃與具體方案，介紹架空敷設與地下直埋技術的實踐應用。隨著施工技術發展，對城鎮供熱管網進行優化設計，在保證質量的前提下，提升管網設計的經濟性與穩定性，并且加強節能環保措施應用，為管道設計理念發展提供支持。

[關鍵詞]城鎮;供熱管網;設計

[中圖分類號]TU995.3[文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）05–00–03

Research on Design Methods and Improvement Measures of Urban Heating Pipe Network

Li Li-juan

[Abstract]This article studies the design method of urban heating pipe network， introduces the overall planning and specific scheme of pipe network design， and introduces the practical application of overhead laying and underground direct burying technology.With the development of construction technology， optimize the design of urban heating pipe network， improve the economy and stability of pipe network design under the premise of ensuring quality， and strengthen the application of energy saving and environmental protection measures to provide support for the development of pipeline design concepts.

[Keywords]town; heating pipe network; design

隨著城鎮化趨勢的加強，供熱管網設計成為人們關注的重點，應對管網設計工作方法和理念進行升級，結合現有技術，提升整體設計能力。目前應將工作重點放在長輸管線的設計與改進中，對設計方案、敷設方法進行強化，注重設計過程節能與環保理念應用，使得城鎮供熱管網設計方式得到優化，保障供熱管網系統經濟環保。

1 ?城鎮供熱管網設計方法

1.1 ?方案規劃

城鎮供熱管網設計中，應重視選擇合適的設計方案，發揮設計方案對實踐工作的指導作用。目前，城鎮化水平提升，供熱管網系統設計成為建設與發展中的關鍵環節，相關人員應認識到管網設計的重要性，通過對設計方案的優化，提升管網整體設計水平。供熱管網設計中，應考慮環境因素、地形地質、城市規劃布局、經濟成本和環保效益等多方面，注重在實踐設計環節，對各項因素進行調整，滿足供熱管網安全穩定運行要求。

方案設計時可參考城鎮給排水設計布局，對供熱管線進行網格化布局，避免發生管道設計沖突，影響實際施工進度。同時，在方案設計過程中，倘若未能考慮城市管道系統實際情況，容易出現設計變更，影響管道系統優化布局，影響施工效率。因此，在供熱管道系統設計中，應對施工現場進行考察，關注人口分布、氣候條件、地形條件，使得方案設計更加科學合理。

此外，城鎮供熱管網設計中，應綜合考慮經濟性與環保性，在管道材料的選擇上，選擇環保材料，降低環境污染，而且也對材料的經濟性能提出嚴格要求，管網在后期維護與更換時，應考慮成本造價，注重使用質優價廉、節能環保的供熱管材。例如，在某管網工程設計中，對供熱管網材料進行明確，綜合考慮了施工技術現狀和長距離運輸要求，推薦使用PERTII型熱力管，并且在管網外層使用了HDPE高密度聚乙烯護管，并且在中間層加入保溫層，不僅提高了管網整體抗腐蝕性能，而且保溫時間較長，滿足長距離運輸要求，對降低能耗、實現經濟效益產生深遠影響。

1.2 ?架空敷設

管網設計中，應明確管網敷設方式，根據現場實際情況選擇合適的管網敷設方式，使得城鎮供熱管網系統更加優化合理。架空敷設方式在工廠地區較為常見，這類工廠通常為加工型企業，具有較多的設備和機械，為有效利用空間，避免與其他管線發生沖突，對管網進行了架空敷設，發揮設計優勢。

針對民用住宅和商業建筑而言，架空敷設方式一般不適用。這主要是因為架空敷設方式會在一定程度上影響城市布局美觀性。但是，在城市邊緣位置可使用該種方法，架空敷設的供熱管網具有使用壽命長，管網不受到地下水和土壤侵蝕，并且對管道坡度和供熱設備的控制較為便利，使得管道網絡施工設計更加穩定。同時，在城鎮供熱管網布局中，倘若地下水位高、地區年降雨量較大、地下土質構造為濕陷性黃土時，管網設計也應綜合考慮自重作用下浸水引起的土壤塌陷值，如塌陷超過50 mm，可使用該種敷設方式。

1.3 ?地下直埋

地下直埋供熱管網設計方式是常用方案，具有應用范圍廣、技術成熟穩定的優勢。實踐設計中，應考慮直埋管道的防水、防腐蝕措施應用。例如，在某地下供熱管網的規劃中，使用了聚氨酯膜和氰聚塑料，進行了保溫和防腐設計。聚氨酯具有重量輕、導熱系數小、吸水性較低的應用優勢，在管網地下敷設中，可使用相關材料進行包裹，達到保溫設計要求。

設計中，采用無抵償直埋敷設方式，將長距離供熱管線的埋深進行控制，考慮土壤之間的摩擦，使得管道敷設方式合理，滿足設計方案要求。具體應用環節，對管道進行預熱后，方可組織填土埋深工作，使管道性能更加穩定，提升供熱系統整體服務能力。溫度預熱過程中，管道溫度只需要達到工作溫度的一半即可。同時，對管道管徑進行有效控制，防止出現管徑過大，影響保溫效果。

此外，在地下直埋管道設計中，增加了一次性抵償器，使得裝置本身溫度和預熱溫度達到規范值。抵償器應在管道敷設完成后設計，現場施工中，技術人員需要將抵償器牢固焊接在管道指定位置處，并且對初始值進行調整。相關設計方法主要應用在交通復雜、車輛較多公路地下管道施工中。

2 ?城鎮供熱管網改進措施研究

2.1 ?集中供熱系統

城市供熱管網建設中，應對供熱系統進行優化，對熱源、熱網和用戶進行統一管理，提升供熱效率。實踐管理中，考慮到熱媒種類和參數存在差別，需要對熱媒及其參數進行設計，實現供熱工程的優化改進。集中供熱系統中，以熱水和蒸汽作為主要媒介，將生產區與生活區進行熱能供應。同時，集中供熱方式具有負荷多、熱能規模大、效率高的優勢，可提升熱能供應效率。

采取集中供熱方式有利于節約能源，提升供熱管網經濟性與穩定性。集中供熱管網改進中，應綜合考慮供熱地區實際情況，根據地區冬季溫度，對管網系統理論溫度值進行明確，并且加強對供熱溫度的管理，確保整體供熱能力。在管理過程中，應注重對城鎮管網系統進行優化，分析目前管網布局中存在的主要問題，并且采取最新技術和施工材料，對管網系統進行改進，滿足城鎮居民取暖需求。

與以往的分散式供熱方式比較，集中供熱系統，能夠降低能耗、減少廢氣污染，有利于城市環保工作有序開展。集中供熱系統的優勢也在于對煙氣排放的有效控制。在城市管網設計中，對熱源供應進行規范，使得管網設計能力提升，滿足節能環保要求。通過改進措施應用，管網敷設方式更加合理，并且以集中控制、統一管理的方式，對供熱現狀進行調整，使得能源燃燒效率獲得明顯提升。

具體方案選擇中，使用大容量設備提升工況，并且對相關污染方式進行控制，有效降低分散式供熱造成的環境污染問題。設計環節應不斷加強技術應用，對現有供熱設備進行升級，關注設備供熱性能實現。集中供熱模式使用過程中，應考慮供熱半徑，結合城市居民區布局和供熱方案劃定有效半徑，致力于改進供熱管理效率，提升城鎮化發展水平。

2.2 ?優化管道設計

城市供熱管網是一個系統復雜的工程，與人們生活質量密切相關。新時期背景下，由于中國城市供熱管網的發展，集中供熱方案成為東北地區供熱主要方式。設計過程中，為保證管網經濟性與安全性，對管道設計進行優化。具體工作中，根據《城鎮供熱管網設計規范》CJJ34-2010要求，對管道壓力進行明確。

供熱系統中，管道在輸送氣體或液體時，需要注入一定的壓力，根據安全管理條例，城鎮供熱管網中，液體、氣體或蒸汽介質的最大壓力超過0.1 MPa時，管道公稱直徑應大于25 mm。供熱系統中，通常一次網的溫度可達到100 ℃、二次網的輸送溫度也不低于50 ℃。介質參數方面，當供熱熱水介質壓力≤2.5 MPa時，理論設計溫度應保持在200 ℃。實踐中，考慮管網與用戶需求等因素對供水溫度和回水溫度進行調節，確保供熱管道中熱媒參數穩定。

在供熱管道設計中，綜合考慮中繼站、熱力站的影響，對供熱管道進行設計與施工，使得管網整體服務能力滿足預期要求。管網的平面布置形式可具體分為支狀管網、環狀管網和多類型管網。敷設方式也分為地下敷設和架空敷設兩種，考慮到設計安全性，熱水熱力管網的布置方案應選擇閉式雙管制。而蒸汽熱力管網中，采取單管制，設計過程中，也需要考慮熱負荷的變化情況，對熱量供應較大的地區，使用多熱源供應方案。

2.3 ?節能環保措施

目前在城鎮集中供熱管道系統中存在水力失衡現狀，應對其進行調節，對城鎮供熱管網進行節能改造。實踐中，水力失調程度可通過水力失調度來衡量：，其中Vs表示管道實際流量。Vg表示管道設計流量，二者的比值計為X水力失調度。當X=1，表示水力平衡，否則管網水力平衡度失衡。實踐中，管道水力失衡問題出現，會造成熱力能源浪費，因此管道設計中，節能環保措施的應用重點是對水力失衡問題進行調整。

具體工作中，可增加管道阻力，實現管網各處阻力值有效控制，通過在管網相應位置增設閥門，以閥門開度大小對阻力值進行調節，使得二次網熱力能源供應效率提升，防止冷熱不均勻，造成熱力資源浪費。當無法通過閥門調節阻力時，可在壓力不足的管段附加壓頭，解決用戶流量不足問題。也可補充因閥門節流形成的無用功，由此降低循環水泵能耗，提升管道設計能力。

針對管網供熱能量輸送過多問題進行調整，是目前改造工作的核心，也是提升二次網熱能供應效率的有效手段。基于現有技術和節能環保要求提出以下改進措施：

（1）對分布泵系統進行調節。分布泵與常規系統存在明顯不同，可在用戶端設計用戶泵，熱源處設計熱源泵。熱源泵的使用，可將熱媒輸送到零壓差點處，用戶泵則負責將相關熱源抽送到終端。相關方案設計能夠避免熱量損失，熱能輸送完成后，水源直接進入回水管，提升了管網供熱效率。

（2）采取旁通混水方案。旁通混水系統中，在熱力入口安裝管道和混水泵，實現回水與熱網水結合，防止水源浪費，節約水源。實踐設計中，混水系統方案的應用，增加了熱源出口熱媒溫差，能夠降低主循環泵的流量與揚程，滿足供熱管道節能環保設計要求。

3 ?結語

以上分析可知，在城鎮供熱管網設計中，通過對管網設計方法的應用，可實現長輸供熱管線敷設方式優化，對供熱系統穩定性起到關鍵作用。實踐工作中，對整體設計方案進行調整，根據實際情況選擇架空敷設和地下直埋方式，使得設計過程與預期方案相一致，并且在改進措施應用中，選擇集中供熱方式，對管道設計方法進行升級，關注節能與環保措施的實踐應用，有效保證了城鎮供熱管網系統穩定安全，使得管網設計不僅產生經濟效益，而且具有社會效益。

參考文獻

[1] 胡東方.城市供熱管網的優化設計探究[J].房地產導刊，2018（15）：45.

[2] 任哲.城市集中供熱管網系統優化設計研究[J].建筑工程技術與設計，2018（20）：3956.

[3] 楊輝青，王新軻，趙乾，等.城鎮供熱管網的泄漏檢測及定位分析研究[J].科技資訊，2012（11）：30，32.

[4] 李磊，馬瑩.城市集中供熱管網的優化設計[J].住宅與房地產，2018（18）：96.

[5] 范剛龍.供熱管網設計計算模型優化研究[J].鄭州大學學報（理學版），2005，37（3）：61-63.

[6] 張驊，王海波，王新茹，等.城市集中供熱管網設計之淺見[J].節能，2003（12）：43-46.

[7] 曹體祥.淺談城市供熱管網設計工作要點[J].應用能源技術，2011（4）：34-37.

[8] 邵蓉.區域供熱管網設計方案的優選研究[D].天津：天津大學，2011.

[9] 李興.供熱管網設計及施工技術分析[J].中國室內裝飾裝修天地，2019（24）：268.

[10] 張驊，王海波，王新茹，等.城市集中供熱管網設計之淺見[J].節能，2003（12）：42-45.