城市集中供熱管網的優(yōu)化設計探討

顧丹

摘要：本文針對城市集中供熱管網設計優(yōu)化主要對策進行詳細的分析與介紹，明確目前城市供熱管網的主要布局現(xiàn)狀，提出城市集中供熱管網設計優(yōu)化的主要思路，滿足集中管網系統(tǒng)設計需要。利用城市集中供熱管網可以取代“大鍋爐，小煙囪”能夠增強熱效率，保證管網規(guī)劃設計質量與水平，采取恰當措施，得到顯著增強。

關鍵詞：城市供熱;集中供熱;供熱管網;優(yōu)化設計

一、優(yōu)化城市集中供熱管網的重要意義

隨著我國城市化進程不斷加快，城市內部能源資源的消耗量也在顯著增加，在這一趨勢下要高度重視對城市集中供熱管網的發(fā)展，采取多樣化設計措施，保證城市管網設計效率提高。城市集中供熱管網規(guī)劃沒有嚴格按照規(guī)范要求設計，致使城市供熱系統(tǒng)的運行受到嚴重影響，眾所周知，熱能量消耗與熱輸送距離和管徑具有密切關聯(lián)。在對城市管網設計中，忽略管道系統(tǒng)的合理優(yōu)化，會造成大量能量消耗。不利于供熱管網的設計效果。在舊建筑物翻新接入供熱管網中，大多數(shù)都由施工人員直接計算，沒有選擇科學高效的管道敷設方案，對管道承載熱負荷性能沒有妥善解決，這些問題都使得管道運行的整體效率無法達到預期的要求?；蛘咧苯硬捎眉哟止芊绞剑霈F(xiàn)大管套小管的違規(guī)設計方案，不僅影響后期的管道運行效果，還存在巨大安全隱患，對城市可持續(xù)發(fā)展造成嚴重影響。

二、供熱管網布局現(xiàn)狀分析

在城市供熱管網布局中涉及許多方面，包括居民住處、城市熱負荷、街道格局以及城市未來發(fā)展規(guī)劃等諸多因素。整個管網設計為了提高系統(tǒng)運行的整體質量，需要在管線之間鋪設供熱管道。城市供熱管道需要位于熱負荷中心，確保供熱范圍顯著擴大，也可以減少對居民正常影響，方便后期維修施工維護，確保熱能量最大程度上發(fā)揮應有的作用。目前在大多數(shù)城市集中供熱管網設計中，供熱管網的鋪設主要有隱性鋪設和顯性鋪設等多種方式。隱性鋪設是最常見的鋪設方法，能夠直接在地下鋪設，不會影響整個城市的地上建設以及交通安全，采用集中管網設計方案可以有效節(jié)約施工成本，隱性鋪設可以在地下專用的管道內部，避免受到外界的干擾，有效延長使用壽命。還有一種是直接將管道埋在泥土中，不設置專用管道，施工方便，但比較容易受到外界因素的影響。顯性鋪設就是直接將管道鋪設在地面上，鋪設方法不需要大規(guī)模的前期開挖，方便后期的維護，主要應用在重工業(yè)區(qū)、地下水位較高、地質條件復雜或者橫跨公路、地鐵管道等場所。

三、城市集中供熱管網設計優(yōu)化的主要方法

（一）管網布局

在城市集中管網優(yōu)化設計中，需要加強前期調查與勘探，對整個城市內部的管網系統(tǒng)結構設計可行性進行深入分析，勘察人員需要根據現(xiàn)場的實際情況進行判斷，選擇正確勘察方法，對周邊電力線路，交通線路以及管網施工的影響進行研究。在城市集中供熱管網優(yōu)化布局時，要提高科學合理的成本分析效果，采取恰當?shù)墓芫W布局設計方案，對整個管網線路進行妥善處理，保證城市管網蒸汽系統(tǒng)設計的整體質量，有效減少管路附件數(shù)量。在實際管道設計中應該改進套筒補償器或者波紋補償器，避免后期管路發(fā)生故障而產生大量的維修費用。

（二）合理選擇供熱管道直徑

城市集中供熱管網在實際設計優(yōu)化中，需要對供熱系統(tǒng)的負載能力和供熱效率準確判斷，采取集中供熱設計方案，需要對直徑的變化范圍進行準確優(yōu)化，結合實際條件選擇恰當?shù)墓芫W直徑組合方式。從目前來看，管網直徑與系統(tǒng)內的供熱流量具有密切關聯(lián)，要嚴格按照熱負荷值進行科學選取，在管網直徑優(yōu)化中要對整個系統(tǒng)的負載能力進行優(yōu)化與探究并預留足夠的富余量，確保系統(tǒng)工作管理效果更加安全高效。在管網優(yōu)化設計中，還應該對城市內部的空間規(guī)劃做出準確預估，為后續(xù)城市供熱管網提前布置做出重要保障。管網設計需要滿足城市供熱發(fā)展，應當不斷優(yōu)化，避免出現(xiàn)重復投入等各種不必要的經濟問題。在管網直徑優(yōu)化設計中要做到科學計算，盡可能對管網供熱需求增長進行有效判斷，既要符合集中供熱管網的熱負載，又要增強集中供熱管網的整體供熱效率，確保經濟效益實現(xiàn)最大化。對于管道直徑優(yōu)化，必須根據項目的特定要求確定管道直徑的最大值。也就是說，管道直徑的計算必須在比較科學的范圍內完成。在設計管網的過程中，系統(tǒng)將根據相應的流動和比摩擦最終計算每個管段所用的直徑。由于流動取決于實際的熱負荷，因此在直徑之前必須合理計算每個熱管道部分所承擔的負荷。同時，科學地預測未來的容量增長也是必要的。如果管徑持續(xù)變小，則輸送阻力變大，相應的功耗變大。管徑變大時，輸送阻力變小。相應的功耗降低。因此，在熱管網絡布局已確定的情況下，應努力計算和確定最佳（或最經濟）管道直徑。不僅要考慮設備投資，還需要考慮耗電量。而且，有必要考慮其成本。將兩者之和設為最小狀態(tài)?？傮w而言，優(yōu)化管道直徑的過程一方面需要滿足相應的技術條件，另一方面需要符合最佳經濟性原則。尤其是對于大型供熱外網的工程，因為其有著非常龐大的規(guī)模，并且其最初投資的數(shù)額相對來說也較大，方向性以及前瞻性則可以有效的免于發(fā)生后期管網在建設成功之后，他的輸出能力較城市建設較為落后的情形，促進城市發(fā)展的更為繁榮昌盛。

（三）優(yōu)化管網管線

在城市化進程快速發(fā)展的背景下，城市集中供熱管網所面臨的建設環(huán)境變得十分復雜。集中供熱是目前北方城市最主要的供熱取暖方式。如果管網設計出現(xiàn)各種質量問題，不利于管網管線的正常使用，還會造成后期的返工問題，造成巨大經濟浪費。在城市集中供熱管線優(yōu)化設計中，要確保整個供熱系統(tǒng)的經濟性、合理性、技術性提升。對集中供熱管網優(yōu)化，確保設計符合標準。還應該將主干線路布置在熱負荷集中區(qū)域做到短平直，確保整個前期投入有效減少。實際管道布局中不得鋪設在軟氣上，盡量減少管道上的閥門數(shù)量，要集中在熱負荷地區(qū)?？梢詼p少對煤炭資源消耗、顯著改善城市內部生態(tài)環(huán)境。城市集中供熱管網設計中，要加強管網優(yōu)化設計，選擇和安裝相應數(shù)量和功率動態(tài)調節(jié)設備，以實現(xiàn)對各個環(huán)路水力的有效控制，避免失衡現(xiàn)象發(fā)生。

（四）優(yōu)化集中供熱管網運行方式

在目前我國大部分的集中供熱管網設計依然存在著資源浪費等問題，這樣的原因在于集中供熱管網的運行方式比較落后，隨著新型城市集中供熱管網不斷被研制，被大規(guī)模應用新城市集中供熱管網，運行效率可以得到顯著升高，存在許多方面問題，急需優(yōu)化。在新型城市管網設計中應該對管網調節(jié)功能進行優(yōu)化與改進，滿足節(jié)能環(huán)保設計需要，為我國城市化的發(fā)展建設提供重要保障，滿足供熱企業(yè)經濟運行效益發(fā)展。保證城市集中供熱管網真正的實現(xiàn)規(guī)?；图谢?，全面發(fā)揮整個集中供熱管網體系的優(yōu)勢，達到長期穩(wěn)定的發(fā)展。

結束語：

城市集中供熱管網是我國目前最主要的供熱方式，以其簡單、快捷、高效、環(huán)保、節(jié)能等諸多優(yōu)點被廣大人民群眾所接受。城市集中供熱管網系統(tǒng)設計中，還存在許多方面的問題和不足。積極注重對城市集中供熱管網的設計優(yōu)化，提高熱量的整體利用效率，減少能源資源浪費等情況，為我國城市集中供熱系統(tǒng)發(fā)展作出重要保障。

參考文獻：

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