關(guān)于市政供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)的探討

李海蘭

（新疆通藝市政規(guī)劃設(shè)計(jì)院（有限公司）， 新疆 昌吉 831100）

最近幾年以來，市政供熱管網(wǎng)的已經(jīng)發(fā)展越來越受到國家的重視，現(xiàn)在燒煤污染已經(jīng)成為空氣污染的一個(gè)比較重要的因素，所以如何才能實(shí)現(xiàn)集中供熱等相關(guān)的問題，還有如何行之有效的提高供熱效率以承擔(dān)日益增長的供熱面積，已經(jīng)成為一個(gè)非常重要的研究方向。施工質(zhì)量直接影響著供熱效率和供熱水平，在施工前，一定要做好充分的準(zhǔn)備。

1 我國城市供熱管網(wǎng)的特點(diǎn)與常用設(shè)計(jì)技術(shù)

城市供熱管網(wǎng)的特點(diǎn)是熱用戶分布區(qū)域廣、分支多。在管網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，通常允許有若干小時(shí)的停供修復(fù)時(shí)間。同時(shí)有些熱網(wǎng)為提高供熱可靠性和應(yīng)對供熱發(fā)展的不確定性，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)將熱網(wǎng)像市政給水管網(wǎng)一樣成網(wǎng)格狀布置，但這樣存在一定的問題，熱水力工況和控制十分復(fù)雜，同時(shí)網(wǎng)格狀管網(wǎng)投資非常高。在現(xiàn)階段，我國城市供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究一般是先建立數(shù)學(xué)模型，以投資、運(yùn)行和維護(hù)的總和最小為目標(biāo)函數(shù)，把實(shí)際工程的要求作為約束條件，然后用某種最優(yōu)化方法，求出實(shí)際問題的最優(yōu)解。最早的管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型僅是針對樹狀管網(wǎng)建立的，后來發(fā)現(xiàn)這些模型不能廣泛應(yīng)用于實(shí)際的管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，無法取得很好的結(jié)果。在充分考慮系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，認(rèn)為城市熱力管網(wǎng)應(yīng)是多條枝狀管網(wǎng)放射型布置。

2 優(yōu)化措施分析研究

2.1 采用彈性分析和極限分析

人們可以采用彈性分析和極限分析的方式，在峰值應(yīng)力下，對管道局部結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力增量進(jìn)行疲勞分析，運(yùn)用溫度計(jì)算的方式，在計(jì)算管道特殊穿跨越時(shí)，要建模計(jì)算管件的受力強(qiáng)度。而布置管網(wǎng)時(shí)，主干線附近熱用戶密集，熱負(fù)荷大，管網(wǎng)要力求短直，盡量利用管道的自然彎角作為管道受熱膨脹的補(bǔ)償。運(yùn)用補(bǔ)償器有補(bǔ)償敷設(shè)時(shí)，補(bǔ)償器的布置要充分考慮固定支墩的推力計(jì)算，優(yōu)化選型布置。

2.2 供熱管網(wǎng)的敷設(shè)方式

供熱管網(wǎng)敷設(shè)一般采用地上敷設(shè)、地下管溝敷設(shè)和地下直埋敷設(shè)三種方式。

1） 地上敷設(shè)，地上敷設(shè)是將管線架空，即架空鋪設(shè)，其鋪設(shè)過程中不需要進(jìn)行土建工程，通過基礎(chǔ)支撐架構(gòu)即可進(jìn)行施工。架空敷設(shè)需要一定的空間且由于管道錯(cuò)綜復(fù)雜會(huì)影響美觀，這種方式在民用的住宅、公建的企業(yè)單位需要考慮到市政供熱管總體規(guī)劃設(shè)計(jì)，所以集中供熱管線敷設(shè)中很少應(yīng)用。但是在工業(yè)區(qū)內(nèi)很多熱力管道基本會(huì)采用架空敷設(shè)，熱力管道經(jīng)過拋光、上漆可以成為藝術(shù)元素，熱力管道亦與工藝管道同架敷設(shè)，不僅便于設(shè)計(jì)增加美感，減少工藝管道的數(shù)量，減少工藝園區(qū)裝修的開支，還可以縮減熱力管道的施工費(fèi)用，所以工業(yè)園區(qū)可以考慮此種工藝的應(yīng)用。

2） 地下直埋敷設(shè)，供熱管道直埋敷設(shè)具有占地少、造價(jià)低、施工技術(shù)簡單、工期短等特點(diǎn)，其保溫防腐方式有佩聚塑保溫防腐和聚氨醋夾克保溫防腐。這兩種保溫管道工作原理相近，都是采用了重度小、吸水少，防腐性強(qiáng)的聚氨酷材料作為保溫材料，不僅起到防腐的作用，還不會(huì)對管道的重量造成二次影響。

熱力管道直埋的方式主要有兩種：第一種是無補(bǔ)償直埋敷設(shè)。此種敷設(shè)方式對管道的穩(wěn)定性要求較高，所以需要較深的埋深。當(dāng)采用不預(yù)熱的無補(bǔ)償直埋敷設(shè)管道時(shí)，主要與夜土厚度有關(guān)，夜土厚度應(yīng)與管徑大小成正比。這種敷設(shè)方式的原理是靠土壤與管道的靜摩擦力和動(dòng)摩擦力一同限制熱力管道的伸長量和收縮量。當(dāng)采用預(yù)熱無補(bǔ)償直埋敷設(shè)時(shí)，預(yù)熱溫度取安裝溫度與運(yùn)行溫度差的一半，以減少不必要的工作和資源，預(yù)熱無補(bǔ)償直埋敷設(shè)適用于以熱水為媒介的供熱管道，常見于熱水供應(yīng)熱負(fù)荷，采用管徑半徑不宜過大。

第二種方式是有補(bǔ)償直埋敷設(shè)方式。這種敷設(shè)方式管道與地表的距離大于0.6m 即可，這種敷設(shè)方式屬于淺埋方式，其中管道半徑?jīng)]有要求。這種敷設(shè)的工作流程是在熱力管道施工安裝后，回填土壤，再進(jìn)行頂熱，待管道伸長至一定長度且不再伸長時(shí)采用一次性補(bǔ)償器焊牢。

2.3 水壓圖的繪制

在供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)之中，主要的設(shè)計(jì)程序便是繪制水壓圖，這項(xiàng)過程不能夠省略。并且尤其是供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)以及運(yùn)行的過程之中，水壓圖有著重要的作用———能夠隨時(shí)掌握供熱系統(tǒng)是在怎樣的環(huán)境之中運(yùn)行的。一方面，在水壓圖之中，供熱管網(wǎng)之中的各個(gè)壓力點(diǎn)的變化，以及系統(tǒng)能否安全準(zhǔn)確的運(yùn)行都是需要時(shí)刻關(guān)注的問題。另一方面，在整個(gè)設(shè)計(jì)之中，用戶對于入口的選擇是否正確以及合理，在城市之中復(fù)雜地形的用戶入口的選擇十分重要。

3 結(jié)語

在市政供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)中，除了以上方案，為了保證管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，人們還可以應(yīng)用新設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用新材料、新技術(shù)。例如，選擇變頻調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水泵定壓，在地下水位較高的區(qū)域創(chuàng)新應(yīng)用噴涂纏繞式預(yù)制保溫管，使用質(zhì)量好的板式換熱器，在散熱器上安裝熱量分配表和溫控閥。