城市集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)淺析

賈舒

（太原智博熱電工程設(shè)計(jì)有限公司，山西太原 030000）

集中供熱系統(tǒng)建設(shè)既是現(xiàn)代化城市建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容，同時也是社會各界關(guān)注的民生焦點(diǎn)問題。優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)，可以顯著提高居民的生活水平。對此，本文就將論述集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的優(yōu)勢，概括城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀，并提出一系列具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)策略，旨在為設(shè)計(jì)人員提供有價值的參考意見。

1 集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)勢特點(diǎn)

1.1 提高供暖質(zhì)量，加強(qiáng)民生保障

城市集中供熱系統(tǒng)，可以利用遠(yuǎn)程溫控系統(tǒng)對熱網(wǎng)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，中和用戶網(wǎng)的傳熱能力，從而實(shí)現(xiàn)用戶室內(nèi)所需設(shè)計(jì)溫度。當(dāng)用戶室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度達(dá)到預(yù)定溫度值后，熱網(wǎng)調(diào)節(jié)基本保持不變。由此，可保障居民室內(nèi)溫度恒定、降低能耗，另一方面，由于熱力站遠(yuǎn)離居民區(qū)，可避免供熱設(shè)備噪音對居民的正常生活造成不必要的干擾。因此，集中供熱的實(shí)現(xiàn)可保障居民恒溫、舒適的生活環(huán)境。

1.2 節(jié)約能源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境

優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)，可以提高資源利用率，減輕環(huán)境污染。居民采用分散小鍋爐和散煤采暖，供熱能耗居高不下，浪費(fèi)能源嚴(yán)重，也給大氣環(huán)境造成了較大的污染，環(huán)境臟亂差，影響城鎮(zhèn)形象。集中供熱實(shí)施后，相對采用分散小鍋爐和散煤采暖，可有效減少氮氧化物、SO2及灰渣排放量，將明顯改善當(dāng)?shù)氐拇髿猸h(huán)境，充分體現(xiàn)環(huán)保效益。

隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深化落實(shí)，人們的節(jié)能環(huán)保意識不斷增強(qiáng)。在這樣的背景下，設(shè)計(jì)人員要將節(jié)能環(huán)保理念融合到設(shè)計(jì)作業(yè)中，以優(yōu)化資源分配，發(fā)揮出資源的最大利用價值。

1.3 實(shí)現(xiàn)自動化控制

目前，城市集中供暖管網(wǎng)系統(tǒng)普遍采用自動化控制模式。采用自動化控制模式最顯著的優(yōu)勢就是可以根據(jù)室外環(huán)境溫度的變化，對室內(nèi)溫度實(shí)行靈活調(diào)節(jié)，在改善室內(nèi)環(huán)境的基礎(chǔ)上，減輕工作人員的工作強(qiáng)度。與此同時，采用自動化控制方式，可以降低供熱故障發(fā)生的概率，優(yōu)化供暖水平。同樣重要的是，集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，也是減少能源損耗、減輕環(huán)境污染的關(guān)鍵舉措。總而言之，加強(qiáng)集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)，對推動城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)文明建設(shè)的協(xié)同進(jìn)步具有重要意義。

2 國內(nèi)城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，國內(nèi)大多數(shù)城市采用熱力電力聯(lián)合生產(chǎn)的集中供熱方式。部分城市受到地理位置、自然資源以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等各方面因素的限制，采用以區(qū)域鍋爐房供熱為主的供熱方式（如圖1 所示）。當(dāng)然，無論是采取何種供熱方式，最終目的都是滿足人們的取暖需求。

圖1 熱水鍋爐采暖

目前，國家逐步加大對集中供熱系統(tǒng)建設(shè)的重視力度。城市集中供熱管網(wǎng)覆蓋面積越來越廣，集中供熱總負(fù)荷也越來越大。然而，部分城市在集中供熱系統(tǒng)建設(shè)初期階段，并未充分考量城市的整體發(fā)展概況，導(dǎo)致集中供熱系統(tǒng)的供熱能力無法滿足城市未來發(fā)展的需求。

大多數(shù)供熱管網(wǎng)呈單一枝狀延伸，盡管這縮小了供熱管網(wǎng)覆蓋面積，縮短了供熱管道路徑，節(jié)約了部分建設(shè)成本與運(yùn)營成本，但這也導(dǎo)致管網(wǎng)線路布局缺乏科學(xué)合理性。當(dāng)遠(yuǎn)期供熱面積增加時，盲目增加分支管、加大管徑，不考慮整體熱網(wǎng)的水力、熱力平衡，導(dǎo)致無法滿足用戶的用熱需求，不僅造成能源浪費(fèi)，也增加后續(xù)的運(yùn)營管理成本。由此可知，優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)是推動城市快速發(fā)展的必要前提。

3 城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

3.1 優(yōu)化管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)

優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)，首要環(huán)節(jié)就是前期調(diào)查，對項(xiàng)目進(jìn)行可行性研究，保障供熱管網(wǎng)布局規(guī)劃的合理性與可行性。前期調(diào)查是指深入工程區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場勘查，進(jìn)一步明確了解供熱范圍內(nèi)以及周邊區(qū)域原有的供熱管道、電力管道、天然氣管網(wǎng)、光纖網(wǎng)絡(luò)管道的數(shù)量及分布情況，結(jié)合整體城市規(guī)劃發(fā)展要求，對集中供熱管網(wǎng)展開合理優(yōu)化的設(shè)計(jì)。與此同時，優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)，還要注重成本分析，將集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)成本與運(yùn)營成本控制在合理范圍內(nèi)。在對城市集中供熱管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時，還需結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓岚l(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃，保證供熱管網(wǎng)的供熱能力能夠滿足城市未來數(shù)年內(nèi)的供熱需求，同時考慮整個供熱管網(wǎng)的熱力、水力平衡，合理的布置管網(wǎng)敷設(shè)路徑及管路附件，以保障供熱管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的持續(xù)性、安全性和穩(wěn)定性。

3.2 選取合理的供熱管網(wǎng)直徑

優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以在很大程度上減輕整個供熱系統(tǒng)的負(fù)載壓力，有效提高供熱效率。在優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，要根據(jù)供熱區(qū)域的現(xiàn)狀面積和未來規(guī)劃的面積分別作水力計(jì)算，確定整個供熱管網(wǎng)的供熱管徑，且根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的管道直徑。

可以說，供熱管道直徑?jīng)Q定了整個供熱系統(tǒng)的供暖流量。為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)供熱系統(tǒng)的熱負(fù)荷值，選擇合理的管道直徑。在確定管道直徑參數(shù)時，充分考慮整個供熱系統(tǒng)的負(fù)載能力，預(yù)留一定的富余量，以保障供熱系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。參照城市未來規(guī)劃發(fā)展要求，對集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)加以設(shè)計(jì)，防止產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

3.3 優(yōu)化供熱管網(wǎng)管線設(shè)計(jì)

近年來，現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程不斷加快，對集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)也提出了更高要求。隨著能源供應(yīng)短缺以及生態(tài)環(huán)境污染問題的加重，集中供熱逐步成為城市供暖的主要形式。盡管國家逐步加大集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)方面的投資力度，但是在集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)方面仍存在一系列問題。為此優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。

在優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)時，應(yīng)將主供熱管道布置在熱負(fù)荷集中區(qū)，最大程度的縮短供熱管道路徑，減少熱力損失，降低投資成本。盡可能的減少集中供熱管道上的閥門、附屬構(gòu)件以及補(bǔ)償器的數(shù)量，進(jìn)而有效控制熱量損耗，同時保證熱網(wǎng)運(yùn)行的安全性，還可以節(jié)省運(yùn)營成本和維護(hù)保養(yǎng)成本。

3.4 完善供熱管網(wǎng)管道設(shè)計(jì)

保證供熱管道敷設(shè)的合理性，是推動整個集中供熱系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的必要前提。根據(jù)管道及其閥門、補(bǔ)償器等外形尺寸以及必備的施工空間，合理設(shè)計(jì)供回水管的間距、墊砂層的厚度和基底處理方法，合理確定管道的敷設(shè)深度。從而減小土壤作用于管道的壓力、機(jī)動車對管道的沖擊力，保證管道的整體穩(wěn)定性、徑向穩(wěn)定性。

采用城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)供熱，可以有效減少熱源數(shù)量，簡化供熱管網(wǎng)敷設(shè)，擴(kuò)大供熱管網(wǎng)覆蓋面積。但從減輕管道熱量損失方面來說，優(yōu)化管網(wǎng)路線是至關(guān)重要的。首先，沿道路一側(cè)鋪設(shè)管道，使管道延伸方向與道路平行，最大程度的減小管道穿越路基對道路交通造成的不利影響。其次，將管道鋪設(shè)在穩(wěn)固地基上，如果工程所在區(qū)域的土質(zhì)條件不良，則需要實(shí)施換填和夯實(shí)加固處理，增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，防止發(fā)生不規(guī)則沉降，從而推動集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。最后，根據(jù)不同區(qū)域的集中供熱需求，優(yōu)化管道敷設(shè)路徑，減少管道閥門數(shù)量，從而控制熱量損耗。

3.5 優(yōu)化供熱管網(wǎng)運(yùn)行方式

我國城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)普遍存在能源損耗高，環(huán)境污染重，經(jīng)濟(jì)效益低等問題。歸根究底是由于集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行方式落后。近年來，城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)越來越完善和成熟化。盡管城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率得到了顯著提高，但其中仍存在一系列的重難點(diǎn)問題。

新型城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)對管網(wǎng)的調(diào)節(jié)功能提出一定的要求。只有不斷對原有管網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)行升級改造，才能滿足調(diào)節(jié)功能要求。總而言之，隨著國家逐步加大環(huán)境保護(hù)力度，優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式已成為行業(yè)發(fā)展必然趨勢。

4 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)成為國內(nèi)城市最普遍的供熱方式，并且得到廣大居民的認(rèn)可。然而，城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)仍存在一系列問題。只有不斷革新優(yōu)化供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)，做好管道規(guī)劃，優(yōu)化管網(wǎng)布局，才能有效控制熱量損耗，提高資源利用率，進(jìn)而減小集中供熱對環(huán)境產(chǎn)生的影響，加快城市建設(shè)進(jìn)程。