城市集中供热管网优化设计研究

陈博

摘 要： 寒冷地区的供暖是人们生活的必备条件，供热行业是我国基础性产业，与我们的生活联系十分紧密。随着发展绿色社会、节能社会理念的不断深化，城市对于集中供热的需求越来越高，城市居民也逐渐习惯了集中供热的模式，在城市中建设热源通过供热管网、热交换站等向城市用户提供热能，取代了地区分散式小锅炉、小煤炉的采暖方式，不仅清洁了环境，提高了供热效率，对城市的统一建设发展也具有很大推动作用，在供热系统的设计中，供热管网的规划是一项十分重要的工作，本文就某工程为例，简要分析城市集中供热管网的规划设计问题。

关键词： 城市；集中供热；管网；规划

1.供热项目建设概况

根据《额敏县城总体规划》，北城区为额敏县的行政办公、商业金融、文教医疗、生活居住等功能分区，无工业和仓储用地。额敏县近期供热需求大部分为新建建筑，现状较少非节能楼房将在近期进行节能改造完毕。另有部分少量平房由近期内的棚户区改造逐步置换为楼房。根据各项数据汇总，近期建筑面积为365万㎡，人均建筑面积约为48㎡，远期建筑面积为549万㎡，人均建筑面积约为47.5㎡，其中近期集中供热面积为336万㎡，平均采暖普及率92%，远期集中供热面积为549万㎡，采暖普及率100%。

2.城市集中供热管网系统的优势

2.1对大气环境污染少，提高了居民生活水平。集中供热管网系统的建设取代了分散式燃煤小锅炉房供热，热能利用效率更高，集中供热的锅炉容量较大，技术先进，燃料燃烧充分，降低了烟尘排放量，对保护大气环境有积极的作用，另外通过综合利用灰渣，能够有效减少固体污染物排放量，同时还能够节约大量的燃煤能源。

2.2供热效率高，供热调节灵活性强。城市集中供热管网系统可以采取中央控制调节的方式运行，热网会根据供热介质的温度、流速等因素进行调整，确保供热状态科学合理，不受外界温度变化影响，这样既能够满足用户供热需求，又可以合理利用资源，降低热网运行成本。而供暖设备的噪音较低，离居民的生活地较远，不会影响居民的生活环境。

2.3 自动化程度高。现代城市的集中供热管网系统采用自动化控制，设备运行更加智能、灵活、可操控性强，节省了大量的人力资源，并且系统运行可靠，故障率低，能够很好的保证供热管网的正常运行。

2.建设集中供热管网系统的意义

集中供热工程的建设不仅能满足新增建筑负荷，也对将来县城的建设发展给于稳定的热源，同时它也是提高能源利用率、减少能耗，提高经济效益、减少经济支出的有效途径和重要手段。是现代化城镇必不可缺的基础设施，也是城镇公用事业的一个重要组成部分。额敏县县城内现有的供热设施，对县城规划发展形成制约条件。县城现有热源已无法满足新增负荷需求，现有热网覆盖面有限，亟待扩展。集中供热设施会随着负荷发展越发显的不足从而限制县城的发展。因此，对额敏县城集中供热工程的建设，不仅势在必行，而且非常迫切。它既符合居民的生活需求以及县城的发展需要，也符合当前国家的节能和环保政策，所以意义重大而深远。

3.供热管网管道规划

本次集中供热采用间接供热形式，故设置管网时，一级热网管道主干管按远期（2030年）的规划负荷设定管径，接往各换热站的支管按各站规划最大供热负荷量设定管径。本次设计的每个换热站的供暖半径不宜过长，且其供热范围也尽可能按街区圈定。各换热站均按近期（2018年）规划的负荷量配置设备，并预留一定的扩容空间。在将来的发展中，如果某片区的负荷发展总量超出了其换热站的最大供热量，届时可以选择合适的地点增设新的换热站以满足供暖需求。这样做既节省投资，又可以随县城未来的发展情况作灵活的调整，从而避免盲目布设管线，造成不必要的经济损失。根据规范CJJ34-2010、J216-2002中第4.1.1条规定，本工程采用热水作为热介质。

4.供热管网布置形式

本项目的供热范围较大，因此热网采用间接供暖型式。本项目的热负荷为单一的采暖负荷，当地水质需要软化处理，且供热系统采用间接供热，锅炉设计供水温度130℃，故热力网采用双管制闭式系统。由于锅炉房位置及县城周边环境的限制，同时考虑到近期一级管网的供热规模有限，所接换热站也不多，故本次设计的一级热网管道均按枝状布置，管网总长度相对较短，节约了工程成本。

5.供热管网的敷设

本项目管沟敷设的高温热水管道选用高频螺旋焊接钢管，材质不应低于Q235-B标准，均采取无补偿直埋敷设的方式，此方式管沟挖方量、填方量都比较小，同时降低了管沟砌筑量以及节省了大量的预制盖板，还减少了大量的伸缩器及伸缩器井的设置，使工程总造价大大降低，相比较于地沟敷设方式降低了30～40%，虽然此种敷设方式在管道保温方面的要求比较高，材料造价有所提升，但是总体看来，无补偿直埋敷设的方式简化了施工，在总体造价上有缩减优势。

6.管道保温

保温层及外保护壳的制作质量直接影响到热网管道的使用年限及运行节能效果。为保证保温层的制作质量，避免厚薄不匀、气泡空腔等现象，要求：本次工程所用管道均采用预制成品保温管。

（1）保温材料的选定

目前，管道保温材料均采用聚氨酯硬质泡沫塑料，它的保温效果较好，还具有一定的防水性和抗压强度。因此，本工程中的热网管道均采用聚氨酯硬质泡沫塑料作为保温材料。

聚氨酯硬质泡沫塑料的技术参数：

平均孔径：≤0.5mm闭孔率：≥88% 密度：60kg/m3-80 kg/m3

抗压强度：≥0.3MPa 导热系数：50℃ ≤0.033W/M？K

（2）保温层的外保护壳的选定

目前常用的外保护壳有三种材质：①硬聚氯乙烯保护壳（俗称黄夹克）；②高密聚乙烯套筒保护壳；③玻璃钢保护壳。其中，硬聚氯乙烯保护壳和高密聚乙烯套筒保护壳造价相近，玻璃钢保护壳造价较前两种保护壳低约10～15%；在性能上，前两种保护壳较玻璃钢保护壳强度高、耐久性较长，故使用寿命更长。

综上所述，本工程中热网管道的外保护壳采用高密聚乙烯套筒保护壳。

7.管道伸缩器

现有热网管道虽然采用了无补偿直埋敷设方式，但由于当地街道的辐射状和环状布局，热网管道在沿道路布设时，在一些特殊部位采取了必要的保护措施，设置了相应的补偿器装置，其补偿器选用的是波纹管式伸缩器，型号：采用RZ16型（内压轴向型），工作压力：1.6 MPa，工作温度：150℃。这种伸缩器虽然价格较高，但在使用过程中不会漏水，运行中一般不需检修，只需定期检查其有无损伤。

因此本次设计的热网管道，在一些必须采取保护措施的部位，也选用波纹管式伸缩器，这样既便于运行维护管理，又可减少运行检修费用，减少热水漏失量，从而减少大量热损失和软化水损耗，利于提高热网运行期间的经济效益。

结语

集中供热工程关系到人民群众的冷暖以及社会的稳定，也是完善城市建设以及可持续发展的關键，供热管网的设计规划对于整个供热系统来说是重要的一环，由于管网埋于地下，大范围的施工必然会给周边建筑与居民生活带来不便，而且检修维护也颇费工力，因此在设计之初，就要做好管网的规划工作，充分考虑管网的使用性能、降低施工难度、减少工程成本，确保管网运行的经济效益、社会效益与生态效益，进一步推动城市集中供热事业的发展。■

参考文献

[1]尹娟.城市集中供热管网优化[D].石家庄：河北工业大学，2005.

[2]王飞，张建伟.直埋供热管道工程设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[3]刘颖.集中供热管网的设计及优化浅谈[J].科技创新导报，2010（08）.