浅析城市供热管网优化设计

崔铭俊 焦扬

摘 要：供热是城市公共服务功能中重要的一项工作，对于居民的生活生产来说有着重要的意义，因此，供热管网的设计的作用不言而喻，本文从供热管网的设计要点以及意义进行了分析，为供热系统的不断完善提供建议。

关键词：城市供热管网；优化设计；要点

引 言

改革开放20年来，我国的集中供热事业获得了长足的发展，目前我国668个城市中，268个城市建设有集中供热设施，全国集中供热面积已达86540万m2。随着城市集中供热的迅速发展，热网越来越显示出其重要性。由于热网工程规模大、造价高，且影响面广，涉及城市规划建設和环境美化。保证供热质量能否把生产的热能根据热网用户需要进行合理分配，这就要求热网在设计过程中选择最优方案、进行最佳设计。

1 热负荷

1.1 热负荷的分类

热负荷分为生产热负荷、采暖通风热负荷、生活热负荷和空调冷负荷。生产热负荷主要是指用于生产工艺过程所需要的热负荷；采暖通风热负荷是指当室外空气温度降低到供暖设计温度时，为保持室内空气温度符合设计要求，需由供热设备向房间输入的热量；生活热负荷是指民用建筑和工厂中生活用热。因此文中主要对采暖热负荷相关内容进行论述。热负荷的确定是一项细致的工作，设计中需反复计算及核定。热负荷分为季节性热负荷和固定常年热负荷两种。

1.2 热指标的确定

热指标的选择是设计中的决定因素，是否合理将直接影响初投资和运行费用。目前有些地区在设计中，热指标选用时都略有偏大，取的都是上限。而考虑山西地区近10年冬季温度偏高这一特点，单位面积（单位体积）热指标应取下限+5W/m2（5W/m3），使初投资成本减少到最经济的曲线内，可减少运行费用。

2 供热参数的选择

供回水温差及比摩阻是影响管网设计的主要参数，选择不当，运行中不但耗电量大，还会引起管网严重失调。根据实践经验，主干线经济比摩阻在30～70Pa/m为宜，支线大些可有利于调节，但不应超过300Pa/m。温差大循环量则小，温差小循环量则大。

3 水压图的绘制

绘制水压图是一项主要设计程序，不能省略，尤其是在供热管网设计上和运行中，能够随时掌握供热系统是在什么样的工况下运行；管网中各点压力大小变化如何；系统能否安全运行；水力计算是否正确；用户入口选择方式是否合理，特别是地形复杂供暖半径较大的供热管网，其必要性更为突出，水压图的形式能明显清晰地表示出上述各项内容。现在有些设计仅凭经验，根本不搞什么水压图，这给将来的运行调节造成了很大麻烦，只有绘制出水压图，才能有利于进行管网的水力平衡。

4 供热管网的敷设方式

4.1 连接方式及供回水温度

对于城市热力网工程，由于工程比较大，我们建议采用间接连接方式有利于降低工程造价，避免水利失调，降低用户间相互干扰，提高供热质量，并且便于运行维护。同时一次网供回水温度的高低直接决定着工程的造价，从减小供回水管径的角度来看，较大有供回水温差，可以缩小管径，我们建议大多数城市地区一、二次网供回水温度为：一次网130/70℃；二次网85/60℃。供热管网敷设一般采用架空敷设、地下管沟敷设和地下直埋敷设3种方式。

4.2 架空敷设

管道架空敷设方式适用于工厂企业，对于厂区内有很多工艺管道需架空敷设，热力管道亦与工艺管道同架敷设。管道架空敷设有它的局限性，对于民用住宅、公建单位，要考虑市容市貌和小区总体规划，往往热力管道不宜架空敷设。

4.3 地下管沟敷设

地下水位高时，采用管沟敷设防水问题很难解决，地表水会通过管沟盖板流到沟里，地下水会通过沟壁缝隙渗到沟里，管沟内热力管道泡在水中，使保温层失去作用，增大热力管道的热损失，且地下水腐蚀管道表面，缩短供热管道使用寿命。在地下水位较低的地区，采用管沟敷设还较普遍。

4.4 地下直埋敷设

供热管道直埋敷设保温防腐有氰聚塑保温防腐和聚氨酯夹克保温防腐。这两种保温管均采用聚氨酯作为保温层，采用发泡的方法将聚氨酯包在管道外面。聚氨酯材料导热系数较小，是一种良好的保温材料，有一定的强度，重度小、吸水少。氰聚塑保温管作法：首先在保温管道外表涂一层氰凝起到防腐、防水作用，再作聚氨酯保温层，外表面包玻璃钢，起到防水、防腐作用，管道保温防腐接头处，采用现场发泡，外表面作玻璃钢保护层。聚氨酯夹克保温管在聚氨酯保温层外包聚乙烯套管作保护层。接头作法有的采用焊接聚乙烯套管，有的采用收缩套。聚乙烯套管较玻璃钢保护层坚固耐用，强度高。上述两种保温管在集中供热区域，不允许架空敷设的环境下，可采用直埋方式敷设热力管道。热力管道直埋的方式主要有三种：

第一种是无补偿直埋敷设，此种敷设方式热力管道具有一定的埋深，靠土壤与管道的摩擦限制热力管道的热伸长，在管道沟槽敷土前应进行预热，预热温度一般取安装温度与运行温度差的一半即可，这种敷设方式一般适用于以热水为热媒的供热管道，且管径不宜过大。

第二种方式是增设一次性补偿器，补偿器的补偿能力要满足安装温度至预热温度管道的热伸长量。在热力管道施工安装后进行预热，待管道伸长后将一次性补偿器活动处焊牢，然后再还土。这种敷设方式在车辆运行频繁的马路上，在管道预热前可还土，不致影响交通。

第三种方式是增设直埋式热力管道补偿器，此种敷设方式需设固定墩，固定墩间距通过计算确定。直埋式热力管道补偿器的补偿能力要满足两固定点间管道的热伸长量。直埋敷设热力管道无论是采用哪种方式都要计算管道热态（包括预热）时产生的推力，核算热力管道断面的应力，此应力不应超过运行温度下钢材的许用应力。

5 结 语

随着城市化发展的脚步向着成熟化发展，城市供热成为人们关注的问题，供热合理与否直接关系到居民的生活质量，其中合理与否和设计有着直接的关系，做好设计工作，必须要按照一定规范进行设计工作，设计要依赖实践总结说话，将实践中存在的不足及时在设计中进行改正，作为设计者，要顺应时代的发展，不断的革新设计思想，积极学习和借鉴一些好的经验例子，在进行综合的研究思考后，设计符合本城市发展现状的设计，随着社会的不断发展，热能消耗会越来越大，无形之中给供热管网的设计工作增添了很多难题，因此，作为一名设计者，要有创新和远见，只有不断的提高设计技术，强化改革意识，吸收新的知识与理论实践，以人为本，才能保证供热管网系统的正常运行和不断发展。

参考文献

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