淺談集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道設(shè)計(jì)施工(1)

楊世杰

摘要：我國(guó)城市化快速發(fā)展的過(guò)程中集中供熱已經(jīng)成為了供熱服務(wù)的重要模式，集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道的設(shè)計(jì)施工具有重要意義，直接決定供熱質(zhì)量和效果。因此應(yīng)結(jié)合集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道的情況科學(xué)開(kāi)展設(shè)計(jì)施工工作，以完善性、全面性的設(shè)計(jì)為施工工作作出指導(dǎo)，促使相關(guān)集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道工程的良好建設(shè)發(fā)展，為居民提供高質(zhì)量、高水平的供熱服務(wù)。

關(guān)鍵詞：集中供熱;長(zhǎng)輸熱水管道;設(shè)計(jì)施工

集中供熱常輸熱水管道的設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目的施工需求提出長(zhǎng)輸熱水管道敷設(shè)施工的設(shè)計(jì)建議、管道系統(tǒng)優(yōu)化施工的設(shè)計(jì)建議，以高質(zhì)量的設(shè)計(jì)內(nèi)容增強(qiáng)后續(xù)施工建設(shè)工作效果和水平，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)指導(dǎo)目的。

1 集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道設(shè)計(jì)施工的基本原則

為確保在設(shè)計(jì)工作中能夠?yàn)榧泄衢L(zhǎng)輸熱水管道的施工提供準(zhǔn)確依據(jù)，追尋其本性的原則要點(diǎn)。其一，結(jié)合具體的規(guī)劃內(nèi)容綜合分析管道的熱負(fù)荷分布情況、熱源的情況、地上與地下管道分布情況、水文特點(diǎn)等，按照此類(lèi)數(shù)據(jù)信息和資料內(nèi)容明確經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo);其二，研究熱負(fù)荷布局的特點(diǎn)，應(yīng)保證主干路貫穿集中負(fù)荷帶，減少長(zhǎng)度，使其處于平直的狀態(tài)，幫助企業(yè)降低施工造價(jià)成本;其三，在設(shè)計(jì)期間應(yīng)考慮到設(shè)置安全性與經(jīng)濟(jì)性的管道敷設(shè)模式，盡可能降低管線的占地面積，減少工程施工的周期時(shí)間，為后續(xù)管道的管理工作和維護(hù)工作提供便利;其四，根據(jù)城市環(huán)境美化要求，所設(shè)計(jì)的管線應(yīng)遠(yuǎn)離與市區(qū)人口居住較為密集且交通流量很大的區(qū)域，同時(shí)確保整體管線的布局和城區(qū)發(fā)展的整體規(guī)劃相互統(tǒng)一，做好可行性的分析工作;其五，在各個(gè)管道中合理設(shè)計(jì)聯(lián)通管和聯(lián)絡(luò)閥，增強(qiáng)過(guò)熱的可靠性;其六，為施工部門(mén)設(shè)計(jì)具有安全性、高效性特點(diǎn)的工藝技術(shù)，便于進(jìn)行施工維護(hù)和管道的管理;如果管道周?chē)鷧^(qū)域有其他的市政管線或是建筑物結(jié)構(gòu)、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)，應(yīng)做好距離的設(shè)計(jì)工作，以免后續(xù)施工的過(guò)程中因?yàn)槠茐氖姓芫€或是其他的建筑物結(jié)構(gòu)出現(xiàn)安全問(wèn)題、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，提升后續(xù)施工的便利性。

2 集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道設(shè)計(jì)施工的措施

2.1 管道敷設(shè)施工的設(shè)計(jì)

管道敷設(shè)施工效果對(duì)集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道的后續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性會(huì)產(chǎn)生直接影響，因此在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)結(jié)合管道特點(diǎn)和情況，科學(xué)進(jìn)行敷設(shè)施工的設(shè)計(jì)。如圖1所示，主要的設(shè)計(jì)措施為以下幾點(diǎn)：

2.1.1 架空敷設(shè)施工的設(shè)計(jì)

集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道的架空敷設(shè)一般在工廠區(qū)域與公司區(qū)域，此區(qū)域內(nèi)有諸多機(jī)械設(shè)備，能夠?yàn)楣芫€的架空敷設(shè)提供充足的空間，預(yù)防和其他市政管線之間相互交叉所帶來(lái)的影響。并且設(shè)計(jì)架空敷設(shè)的施工模式，還能預(yù)防對(duì)工廠的機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生危害，充分彰顯工廠空間的作用。如果是居民住宅區(qū)域或是公建單位區(qū)域，架空敷設(shè)施工設(shè)計(jì)的應(yīng)用缺乏一定的實(shí)用性，如果一定要在居民住宅的區(qū)域設(shè)計(jì)架空敷設(shè)的施工模式，就必須要結(jié)合城市精神面貌和規(guī)劃內(nèi)容、按照小區(qū)的規(guī)劃情況，在合理的位置設(shè)計(jì)架空敷設(shè)的部分，以免影響管線后續(xù)的正常運(yùn)行。

2.1.2 地下直埋敷設(shè)施工的設(shè)計(jì)

目前在集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道的設(shè)計(jì)工作中，地下直埋敷設(shè)施工的設(shè)計(jì)較為常見(jiàn)、應(yīng)用的范圍也很廣，可以滿(mǎn)足住宅小區(qū)和公建建筑方面的管道埋設(shè)要求，應(yīng)該采用地下直埋的敷設(shè)施工設(shè)計(jì)方式，并且配合設(shè)置管線防腐措施和防水措施，選擇聚氨酯材料與氫聚塑材料進(jìn)行保溫和防腐，其中保溫層主要設(shè)置聚氨酯材料，注重材料發(fā)泡處理，使其包裹在管道外部區(qū)域，由于聚氨酯材料的導(dǎo)熱系數(shù)很低，自身的重量很輕不具備吸水性能，只能夠起到高效化保溫的作用。而氫聚塑材料的應(yīng)用需要將其均勻涂抹在在管道外部，以此來(lái)增強(qiáng)管道的防水性能和防腐蝕性能。在管道接口位置的設(shè)計(jì)方面，將玻璃鋼制作成為保護(hù)層，同時(shí)在聚氨酯保溫層的外部還需設(shè)計(jì)聚乙烯保護(hù)層，提升保護(hù)層的強(qiáng)度和耐久性。為確保管道敷設(shè)的設(shè)計(jì)方案內(nèi)容完善性和全面性，保證施工工作效果應(yīng)制定以下幾種設(shè)計(jì)方案：①無(wú)抵償類(lèi)型直埋敷設(shè)的設(shè)計(jì)方案。一方面，應(yīng)將管道的埋深設(shè)計(jì)在合理范圍之內(nèi)，利用管道和土壤相互之間的摩擦，避免熱力管道出現(xiàn)熱延長(zhǎng)的現(xiàn)象，施工部門(mén)對(duì)管道預(yù)熱操作以后才能填土。另一方面，設(shè)計(jì)方案中應(yīng)要求管道預(yù)熱期間將溫度控制在裝置溫度和運(yùn)行溫度差值的1/2，管道的直徑也應(yīng)設(shè)計(jì)在合理范圍之內(nèi)，以免對(duì)后續(xù)的供熱效果造成影響。②增加一次性抵償器類(lèi)型的直埋敷設(shè)施工設(shè)計(jì)方案。施工期間注意使用抵償器實(shí)現(xiàn)抵償?shù)哪康?，確保能夠滿(mǎn)足裝置方面、預(yù)熱方面溫度的管道熱伸長(zhǎng)量要求，同時(shí)要求完成管線設(shè)置施工以后開(kāi)展溫度的預(yù)熱工作等待管道伸長(zhǎng)，對(duì)一次性抵償器進(jìn)行焊接牢固后填土，此類(lèi)方式適合應(yīng)用在車(chē)輛很多的公路施工位置，管道預(yù)熱之前即可填土，不會(huì)對(duì)正常的交通造成危害。③制定增設(shè)直埋類(lèi)型熱力管道抵償器設(shè)備的施工設(shè)計(jì)方案，并且注意先在現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域設(shè)置固定墩，將固定墩的距離計(jì)算出來(lái)，然后使用具備一定抵償功能的熱力管道抵償器設(shè)備，對(duì)兩個(gè)固定點(diǎn)相互之間的管道熱伸長(zhǎng)量進(jìn)行控制，準(zhǔn)確計(jì)算管道預(yù)熱階段的推力情況，所計(jì)算的應(yīng)力必須要比運(yùn)轉(zhuǎn)溫度期間鋼材的應(yīng)力低。

2.2 管道系統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)措施

為確保管道系統(tǒng)施工效果，應(yīng)做好相關(guān)的設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)方案中明確管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、內(nèi)容，為后續(xù)合理開(kāi)展施工工作提供基礎(chǔ)保障。①重點(diǎn)進(jìn)行管道布局的完善和設(shè)計(jì)。目前，我國(guó)在集中供熱長(zhǎng)輸熱水，管道方面已經(jīng)開(kāi)始通過(guò)創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型的方式分析工程區(qū)域的實(shí)際情況，按照數(shù)學(xué)模型的內(nèi)容進(jìn)行布局的優(yōu)化，取得了良好成效及經(jīng)濟(jì)利益。因此，在為管線施工工作提供設(shè)計(jì)方案的過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)使用現(xiàn)代化的數(shù)學(xué)模型技術(shù)，根據(jù)工程的要求設(shè)定投資、運(yùn)行、維護(hù)的總和最低的目標(biāo)函數(shù)，之后利用各類(lèi)設(shè)計(jì)方式的對(duì)比尋找最為良好的設(shè)計(jì)模式。同時(shí)按照城市規(guī)模特點(diǎn)、熱水管線的特點(diǎn)與熱源位置的情況，要保證供熱能力、滿(mǎn)足不同用戶(hù)的供熱需求完善主干線的設(shè)計(jì)內(nèi)容，確保在設(shè)計(jì)方案的引導(dǎo)下使得施工部門(mén)可以高質(zhì)量、高效率進(jìn)行主干線的施工建設(shè)。②重點(diǎn)進(jìn)行管道系統(tǒng)平衡性的設(shè)計(jì)，利用臂式管道系統(tǒng)，使得熱水媒介可以通過(guò)熱水管道傳輸?shù)接脩?hù)系統(tǒng)，應(yīng)結(jié)合具體的工況特點(diǎn)，計(jì)算用戶(hù)的供熱流量，保證管道的設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足負(fù)荷需求。并且為了能夠增強(qiáng)管道系統(tǒng)的平衡性，應(yīng)結(jié)合具體的規(guī)定計(jì)算水力平衡指標(biāo)，保證每個(gè)環(huán)路的水量都能與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求相符。另外還需在室外各個(gè)環(huán)路和建筑入口的熱水管道中設(shè)計(jì)平衡閥或者是水力平衡元器件，達(dá)到平衡管道系統(tǒng)的目的。③完善管道網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案，遵循技術(shù)可靠性與成本最低化的基本要點(diǎn)，設(shè)計(jì)工作中分析與道路相互平衡的管線情況，盡可能減少穿越主要交通道路的管線設(shè)計(jì)數(shù)量，保證管道系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)離車(chē)行道。對(duì)于地上敷設(shè)管道的施工工作應(yīng)規(guī)避給交通正常運(yùn)行和城市環(huán)境美觀性造成影響，為增強(qiáng)管道應(yīng)用的耐久性，需要將管道設(shè)計(jì)在有利的地段，避開(kāi)滑坡地段、松軟地基的地段，以此保證管道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的良好設(shè)計(jì)。此外，為有效控制管道施工的成本，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)重視補(bǔ)償器部件和閥門(mén)部件的設(shè)置，將主干線設(shè)計(jì)在熱負(fù)荷非常集中的位置，按照設(shè)計(jì)方案內(nèi)容、設(shè)計(jì)規(guī)劃內(nèi)容合理進(jìn)行主干線的施工，降低工程建設(shè)成本。

2.3 管道系統(tǒng)補(bǔ)償施工的設(shè)計(jì)

集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)以增強(qiáng)管道系統(tǒng)補(bǔ)償施工效果為目的做好設(shè)計(jì)工作，為施工部門(mén)提供準(zhǔn)確、可行、全面的補(bǔ)償施工建議和措施。如圖2所示，①設(shè)計(jì)熱力管道的補(bǔ)償方案。在設(shè)計(jì)工作中，可設(shè)置自然類(lèi)型和補(bǔ)償器類(lèi)型兩種補(bǔ)償方式，自然類(lèi)型補(bǔ)償設(shè)計(jì)主要是借助管道自身自然彎曲的彈性使得管道能夠?qū)崿F(xiàn)熱變形，適合應(yīng)用在長(zhǎng)度在20m范圍內(nèi)、并且彎曲應(yīng)力在80 MPA之內(nèi)的管道施工中。而補(bǔ)償器類(lèi)型補(bǔ)償設(shè)是在自然類(lèi)型補(bǔ)償方式不能滿(mǎn)足基本需求的情況下所使用的補(bǔ)償方法手段，需要在管道上設(shè)計(jì)補(bǔ)償器設(shè)備，使其能夠符合管道熱變形的需求，例如在管道上設(shè)置波紋管類(lèi)型、方形類(lèi)型和套筒類(lèi)型的補(bǔ)償器。②設(shè)計(jì)波紋管補(bǔ)償器應(yīng)用方案。波紋管補(bǔ)償器主要是由一個(gè)或者是多個(gè)波紋管與結(jié)構(gòu)件所組合而成，可以預(yù)防由于外界溫度產(chǎn)生變化所導(dǎo)致的管道尺寸變化問(wèn)題，具備一定的承載性能和承壓性能，結(jié)構(gòu)非常緊湊耐腐蝕的性能較高，該裝置應(yīng)用在管道中可以增強(qiáng)補(bǔ)償施工的效果，例如集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道在地下溝中敷設(shè)，可以采用具有一定耐雨水和污水腐蝕優(yōu)勢(shì)的波紋管補(bǔ)償器，安裝波紋管膨脹節(jié)之前要求全面檢查設(shè)備的型號(hào)和規(guī)格，安裝時(shí)應(yīng)確保內(nèi)襯筒方向和熱水介質(zhì)流動(dòng)方向處于一致的狀態(tài)。

2.4 泄漏檢測(cè)系統(tǒng)與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)施工設(shè)計(jì)

泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的施工應(yīng)用目的在于檢測(cè)管道是否存在泄漏的問(wèn)題，一旦發(fā)現(xiàn)有泄漏問(wèn)題就可以及時(shí)進(jìn)行處理，以免因?yàn)樾孤┈F(xiàn)象導(dǎo)致管道的使用壽命而增加運(yùn)行的成本費(fèi)用。因此應(yīng)結(jié)合施工特點(diǎn)和情況制定泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，將報(bào)警線設(shè)置在管道保溫層的內(nèi)部區(qū)域，報(bào)警線和現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域的檢測(cè)系統(tǒng)之間相互連接，利用檢測(cè)技術(shù)分析泄漏數(shù)量和位置，實(shí)時(shí)性進(jìn)行管道的監(jiān)控和檢測(cè)分析，準(zhǔn)確進(jìn)行泄漏定位和處理，為提升施工質(zhì)量提供保障;而關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)分析集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道施工的位置情況，尤其是國(guó)道位置、高速公路位置、水利工程位置、山梁位置等，應(yīng)按照施工位置的特點(diǎn)制定管道暗挖施工的設(shè)計(jì)方案，促進(jìn)管道暗挖及設(shè)計(jì)方案更加之高效化，以免管道的不合理施工產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，集中供熱長(zhǎng)輸熱水管道的設(shè)計(jì)應(yīng)按照施工工作的需求和特點(diǎn)來(lái)制定完善的設(shè)計(jì)方案，所以應(yīng)遵循基本性的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，做好管線敷設(shè)的設(shè)計(jì)、管道系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)、管道系統(tǒng)補(bǔ)償設(shè)計(jì)、泄漏檢測(cè)系統(tǒng)與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)施工設(shè)計(jì)等工作，并且完善設(shè)計(jì)方案和規(guī)劃內(nèi)容，為施工工作提供一定的指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]詹益勝.供熱直埋大管徑熱水管道應(yīng)力研究[D].華北電力大學(xué)，2017.

[2]喬雪亮.長(zhǎng)輸供熱熱水管道技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究[D].山東建筑大學(xué)，2016.

[3]楊潔.熱力管道入廊設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2019（8）：75-77.

[4]鄭秋爽.熱水供熱系統(tǒng)長(zhǎng)輸管線的可靠線研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2017.