供热管网设计与施工技术探讨

刘有亮

(太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030001)

供热管网的设计和施工必须以居民供热需求为基础，并要充分结合不同地区的气候状况，以此才能将供热管网的作用充分发挥，让人们在寒冷冬季也能拥有舒适、温暖的生活环境。因此，必须对设计和施工提高重视，通过科学、合理的设计和施工保证供热管网能够稳定运行。但当前在设计和施工中还存在一些必须解决的问题，对供热管网的运行产生了一定影响，因此对此进行分析十分必要。

1 供热管网设计和施工中存在的主要问题

当前在我国的供热管网设计和施工中，两方面问题比较普遍，分别是布局问题和凝结水问题。第一是布局问题，随着城市化发展的加快，供热管网的布设范围逐渐拓展，但很多地区人民都不满意供热质量，表示实际供热温度过低，以至于经常因为供热问题而引发居民和社区、供热单位之间的矛盾。导致这种问题的原因之一是相关人员不作为和不重视，另外供热管网在设计和施工中普遍存在布局不合理的问题。合理布局应建立在供热范围和质量的基础上，应对当前所负责区域的实际供热需求进行全面考量，尽量不出现过长布置管线和采用大口径管道的问题，这样的布局才不会令管线出现混乱，一方面可以保证供热质量，另一方面也能避免管道内热力介质在长时间流动过程中消耗过多热量，从而造成远端热力下降和近端热力过剩。第二是凝结水问题，为了将供热管网中存在的实际问题全部挖掘出来，当前有很多的地区在供热过程中采用的是蒸汽供热方式，然后将蒸汽转换为热水，并对居民供热。查看多地区的蒸汽供热的管网设计方式之后发现，采用蒸汽供热的方式为居民供热，必须要充分考虑凝结水问题，而且这一问题目前造成了大量的资源浪费，其中最为明显的就是凝结水回收效果非常不理想。当前我国采用的模式多为集中供热，而凝结水会逐渐侵蚀供热管道，令管道使用寿命严重缩短，而且还会明显削弱供热质量，并且造成大量的资源浪费，严重增加了供热成本。因此，应正确看待供热管网的凝结水问题，然后对设计和施工加以优化，采用更有效的措施将凝结水回收。另外设计供热管网过程中，对管道材质、连接方式、供暖温度等进行充分考虑，并且要关注蒸汽管道中的暖管和疏水，避免因为暖管不彻底和疏水障碍而导致凝结水。以上是开展供热管网设计和施工过程中应充分考虑的，在此基础上才能合理调整对相关技术手段的应用方式。

2 供热管网设计要点

2.1 供热管网设计

2.1.1 地沟管网敷设

通常由于城市的供热需求比较大，供热工作中的负荷量和管道数量等都会更大，因此当前在城市的供热管线布置中，如果采用大管径的管道，一般都会选择通行地沟管网敷设，如果某些区域相对供热需求比较小，不需要特别大的供热负荷和管道数量，而且不需要在工作过程中对管道进行大量的维修和维护，一般都会采用不通行地沟管网敷设的管道布置方式。如果采用的是通行地沟管网敷设方式，要注意以下几项内容。首先要以200m为间距设置出入口和安装孔，且要控制地沟的最小净断面，通常为1.2m×1.8m，断面的净宽为0.7m，同时要在地沟内部设置36V电压的永久照明装置，并保证地沟内部的温度能够维持在一定范围内，通常都为45°C，同时采用自然通风的通风方式。如果采用不通行地沟管道的敷设方式，通常要将管道宽度设置为1.5m，如果管道宽度在1.5m以上，应采用双槽地沟的方式进行设置并采用单排水平铺设的方式铺设管道，另外要在地下水位线以上埋设管道，但注意管道的深度不能过浅，而且要以200m为间距设置检查井和集水坑。

2.1.2 直埋管网敷设

直埋管网敷设的共有两大类，分别是有偿直埋管网和无偿直埋管网，其中有偿直埋管网在设计过程中需要同时加装补偿器和固定墩，从而延长管网的使用寿命。有偿官网的设计建立在弹性分析理论基础上，应利用这一理论分析管道铺设方式，明确不同应力作用在管道上的实际情况，然后计算施加在管道上的实际应力，接下来再通过补偿器和固定墩缓解应力。但这种供热管网的设计方式对空间要求比较高，如果地下空间不足则无法使用。另外有偿直埋管网有着比较复杂的布局，防水性目前还不能达到理想状态，因此在设计过程中需要综合考虑，如不满足要求则需要采用其他的供热管网设计方法。无偿直埋管网和有偿直埋管网相比，最明显的特点是不需要安装补偿器，对地下空间的要求比较小，可采用更简单的方式进行管线布局，而且具有比较理想的连续性和防水性。无偿管网在计算管线应力过程中采用的方法是分类应力法，这种方法以不同应力对管道的实际作用效果为基础，然后以此设定各种应力的限定值。另外有一点需要注意，在有偿直埋管网中，如果管道因为热伸长受阻所产生的温度应力与安定性和分析强度条件相匹配，那么也可以取消补偿器或者减少补偿器的数量。

2.2 供热管网设计要点

第一是明确供热负荷，供热负荷可以为供热管网的设计提供参考，相关人员可以依据供热负荷选择最为合适的一种管线敷设方式，另外明确供热负荷对工程成本的控制也具有很大帮助，更能够实现资源的合理分配，因此在开展供热管网设计过程中，必须真正做好供热负荷的计算工作，并且要进行反复核算和校准。计算供热负荷分别有季节负荷以及年度负荷两个方式，每一种方式适用的供热负荷计算方式不同，比如在我国东北地区，由于冬季室外温度比较低，而且室内供热温度要求必须在18度以上，因此我国东北地区的供热负荷计算应采用季节负荷，并且要充分参考近10年的温度变化和平均温度。第二是供暖参数的合理选择，在选择供暖参数过程中，需要参考回水温度差、经济比摩阻，以此确保供暖参数的合理性，进而达到降低管网运行能耗、提升管网运行稳定性的目的。通常来讲，要将主供热管线的经济比摩阻控制在30Pa到80Pa之间，回水温度差的设置要参考昼夜温度差。第三是水压图的准确绘制，在供热管网的设计中，绘制水压图极为重要，可直接影响整个管网的设计效果，对此必须提高重视。以图1为例。

图1 水压图

图1为一种供热管网水压图的绘制方式，其中有输送距离、换热器、首站、区域热力站等各项内容，相关单位在开展供热管网设计工作过程中，可依据当地实际情况进行调整，确保水压图绘制的合理性和准确性。第四是敷设设备的合理选择，选择辐射设备时要参考敷设方法，以地沟管网敷设为例，在敷设过程中应选择与之对应的设备，从而满足这种管网敷设方式的需求，可达到提升敷设效果的目的。

3 供热管网施工要点

3.1 供热管网施工

3.1.1 做好准备工作

正式开始供热管网施工之前，应详细复核管网项目设计预案和预算，分析设计预案的合理性和可行性，确认可以真正在供热管网施工中进行应用后才能正式开始施工，具体有以下三个方面。首先要合理安排施工环节，包括工艺选择、技术应用、原料的采购、检测和使用、划分工期、安排施工进度等内容。其次是供热管网设计项目质量验收，应明确设计项目中的一切构成部分，比如管道部件、阀门、建材，应结合进货单以及设计要求一一比对，确认设计要求和实际情况完全符合后才能真正用于供热管网施工，如任何一项不符合要求都要禁止施工，从而为施工质量的提升打好基础。最后要做好预算工作，应明确在整个施工过程中的预算，以及每一个环节的具体预算，从而提升所有施工环节和预算的匹配性，避免出现超预算的情况，如果超出预算要调查具体原因并立即加以改善。

3.1.2 地沟管网施工

前文提到地沟管网施工分为通行地沟和不通行地沟，这里参考通行地沟阐述地沟管网敷设的施工方式。在施工过程中，需要设置结构支架，支架材料为钢材，同时参考管线安装的设计要求设置支架安装坡度。支架的安装要以平直牢固为标准，如果是多层管道，要确定安装顺序，通常要在最下一层开始进行安装，然后逐渐向上层进展。地沟管道的连接方式通常都为焊接，过程中焊接位置的确定必须准确无误，并且在焊接结束后检查焊面质量。安装管线时应检查管线是否存在伸缩情况，如果存在需要对管线进行预拉伸，以此提升管线衔接的有效性(如图2所示)。

图2 供热地沟管网

3.1.3 直埋管网施工

开展直埋管网施工过程中，以下四项内容必须要注意。第一，应严格检查管材，如果在检查过程中发现管材存在质量问题，比如破损、锈蚀等要进行相应处理。正式开始铺设管线之前，应进行一次彻底的加工和清理，重点针对管材焊接两端，避免存在任何杂质，以此提升焊接质量。第二，已经铺设完毕的管道系统应进行保护，避免在使用过程中对其造成破坏，以此提升施工效率，并延长管道使用寿命。可以采用在管道外部加装钢筋混凝土管的保护方式，并且按照一定距离将检查井和排水排气的装置设置好，从而为后期的管线维护和维修工作提供便利。第三是正式开始吊装管道之前，需要在管道接口处的位置挖掘工作坑，工作坑深度要参考管道低段，通常在管道低段的200mm以下。第四是在接口的焊接施工中，要注意焊接技术的合理选择，都以分层焊接为主，焊接顺序是由下至上，上一层焊接完成之后应彻底清理，然后进行下一层的焊接施工。所有施工内容全部完成后对管道进行封闭试验，确认不存在裂缝、漏气、渗水等质量问题后才能正式结束施工(如图3所示)。

图3 直埋管网

3.1.4 管道防腐处理

供热管道在长期使用过程中必然会被逐渐腐蚀，因此应做好防腐处理，从而延长管道的使用寿命。当前在供热管道的腐蚀中，电化学腐蚀比较常见，对此可以针对这种腐蚀类型进行相应的防腐处理。比如可在管道表面涂刷防腐漆，如果管道表面温度比较低，或者不需要对管道进行保温处理，那么可在表面涂刷沥青漆。如果管线铺设方式为直埋敷设，应在钢支架表面涂刷一层红丹防锈漆。同时要注意一点，在防腐处理工作中必须对管道表面进行彻底清理，避免存在灰尘、焊渣等杂志，并且要合理控制漆面厚度，从而显著提升防腐处理效果。

3.2 供热管网施工要点

施工是将设计从理论转化为实际的过程，在供热管网施工中，后期的供热质量以及管道使用寿命都和前期施工质量具有直接关系，因此所有施工人员和相关管理人员，必须以我国针对供热管网施工所做出的相关规定为基础开展各项工作，具体有以下两个方面需要注意。第一是采用epc的施工模式，这种施工模式指的是将供热管网施工的全部环节纳入到合同当中，然后利用合同约束一切施工行为，同时明确各方责任、清晰划分各方利益，依次提升施工效率。第二是要严格开展质量监督，在质量监督工作中，首先应完善相应的监督制度，然后依据监督制度对施工现场进行管理，以此确保现场施工中各项操作的合理性和安全性。同时制度中也要明确相应职责。其次是要落实领导责任制，直接管理供热管网施工的上层领导，其自身必须做到走入施工现场，然后对现场进行有效管理，另外要结合所有人员建设集体性的监督力量，从而进一步提升管网施工质量。

4 结语

综上所述，随着社会经济建设的不断发展，人们的生活水平显著改善，对生活质量的要求更高，尤其在我国北方地区，供暖是否良好直接影响着人们的生活质量。供热管网的设计和施工，对后期供热质量具有直接影响，因此相关人员必须对设计和施工提高重视。过程中应明确当前在供热管网中存在的主要问题，然后通过合理的设计和施工加以解决，从而真正做到提升供热质量、满足居民需求，并且减少在供热管网维护和维修中的成本投入，促进管网的长期、稳定运行。笔者对此做了简要阐述，相关工作人员可以作为参考，并在实际设计和施工中结合自身工作经验灵活调整。