城市供熱管網的優化設計

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1引言

隨著時代的高速發展，城市化進程不斷推進，城市居民生活發展中對于能源資源的需求也日漸增加。同時，各行各業也都在探索節能降耗的方法。對于城市居民而言，集中供熱系統可以在滿足城市供暖需求的同時，減少城市供暖過程中能源和資源的消耗。為達成這一目標，就需要對城市供熱管網的設計進行合理優化，進一步降低管網建設成本投入，減少能源資源消耗。

2城市供熱管網設計中存在的問題

2.1城市供熱管網布局合理性不足

城市化發展中，集中供熱系統建設極為重要，而在城市供熱管網的設計與建設中，許多居民對于供熱質量及供熱效果并不滿意，城市集中供熱優化完善的任務十分艱巨，因而就需對城市供熱管網設計中存在的問題進行集中提煉與分析。在城市集中供熱系統設計與建設中，應保證供熱管網的合理布局，這也是城市供熱系統設計的核心與關鍵。出于保障城市供熱質量及供熱范圍的考量，在進行城市供熱管網設計時，應保證管網布局的科學性。一旦城市管網布局不夠合理，則有可能出現管路過長、管徑過大或管線布局混亂等問題，影響的科學性，導致供熱管網建設費用大大增加、供熱管網熱力資源的無端消耗、遠端用戶供熱不足、近端用戶熱力資源供應過剩的問題。

2.2城市供熱管網存在凝結水問題

為了更好地了解目前城市供熱管網建設中存在的問題與不足，有相當一部分地區采用蒸汽供熱，經汽水換熱后，再對居民水采暖。就多個地區城市蒸汽管網設計進行調查分析，可以發現，現階段城市集中供熱管網蒸汽管道設計中，凝結水問題缺乏必要考量，未能實現凝結水的有效回收。集中供熱管網體系中，凝結水的存在會導致供熱管道受到侵蝕，縮短管道壽命，并影響城市供熱管網的整體質量，很大程度上導致城市供熱管網熱量消耗增加，造成資源浪費。因此，對城市供熱管網進行優化設計時，應充分考量凝結水問題，采取有效的凝結水回收措施。在供熱管網管道設備設計中，相關設備及管道材質不達標、管道連接牢固性不足、管道供暖溫度過低等原因的存在，都會導致凝結水產生。另外，蒸汽管道中，未充分暖管或未徹底疏水，也會導致出現蒸汽凝結水，蒸汽體積縮小，產生局部真空，在壓力差的作用下，會使局部真空周邊物質沖擊，出現管壁振動與聲響，造成水擊現象，導致供熱質量受到影響[1]。

3城市供熱管網的優化設計

3.1管網布局的優化設計

城市供熱體系設計與建設時，供熱管網布局會起到至關重要的影響，也會直接影響熱量損耗情況，基于此，應對城市供熱管網進行優化布局，切實減少城市供熱管網布局對于供熱體系所造成的影響。在進行供熱管網布局設計時，應以城市供熱需求為基礎進行合理布局，同時，盡量減少出于降低管網建設成本而減少管網鋪設面積的情況，避免由此產生的城市供熱不足問題。同時，實際的供熱管網布局設計進程，應在充分把控短期經濟效益的前提下，做好長遠規劃，為城市供熱管網的優化布局奠定良好基礎，切實保證供熱管網布局的合理性與科學性，為城市的可持續發展提供支持。同時，進行城市供熱管網布局設計時，應以不同管網施工技術類型及不同管網施工技術為支撐，以期有效促進集中式供熱管網的區域性創建，減少供熱管網供熱過程中存在的熱量損耗問題。在進行管網設計時，應盡量優化供熱管網的熱量傳遞路徑，以切實保障供熱管網管路熱量的均衡負荷，有效避免管網空載和管網熱量損耗問題，減少局部管網熱量負荷過重的現象。

3.2強化解決凝結水問題

城市集中供熱管網系統建設時，蒸汽管網中凝結水問題的存在會產生較為嚴重的影響，因而應強化對于此類問題的關注與重視，采取有效措施對凝結水問題加以應對與解決，減少凝結水問題對城市集中供熱造成的影響。針對凝結水問題，在城市集中供熱管網系統建設時，首先應做好保溫材料的合理選擇，檢查保溫材料性能及質量，相較于巖棉材質的保溫材料，在集中供熱管網中，聚氨酯材料更加適合進行管網保溫，可以有效減少保溫材料沉降問題，對傳統巖棉材料存在的不足與缺陷加以彌補。聚氨酯材料的導熱系數穩定在0.021左右，其導熱效果更低，且更加穩定，具備更好的保溫性能。強化對保溫材料的充分利用，以降低凝結水產生的可能性，避免凝結水回收管道尺寸不足或管道內彎頭過多的現象。供熱管網設計中，疏水閥的疏水排入凝結水總管時，應將止回閥設置于疏水閥與總管之間。在供熱管網實際供暖時，應采取有效的暖管措施，而不能立即啟動供氣閥。同時，在管徑設計時，應盡量避免在管徑變徑處出現管徑突然縮小的現象，以避免在蒸汽管道中出現蒸汽凝結水，造成管道水擊的問題。

3.3供熱管網的直徑設計

城市集中供熱管網系統設計與建設中，應充分秉承科學合理的設計理念與設計思想，合理運用先進科學技術，劃定適宜開展集中管線管理的區域。出于有效降低供熱管網供熱半徑的考量，優化管線成本投入的控制，減小供熱管網運行中所面臨的阻力與限制，要求設計人員以供熱管網管線運行的具體情況為基礎，深化分析供熱管線的設計原理，做好細節設計工作[2]。在供熱管網設計時，應嚴格控制閥門的安置數量，優化管線布置，避免由于管線設計不合理而導致中間環節出現不必要的能源損耗。對城市集中供熱管網進行設計時，應充分明確管網直徑設計的重要性。在實際管網直徑設計時，應凸顯其離散型特征，基于管網布局情況采取多種組合方式，同時，應充分考量城市集中供熱管網的流量設計工作，優化管段直徑設計。管段直徑設計時，應確保直徑設計可以為管道熱負載值奠定承載基礎，并預留一定的富余空間，充分體現直徑設計的經濟性要求，減少管道建設成本支出，提高城市供熱管道自身使用價值。供熱管網直徑設計時，應切實考量管網直徑與管網供熱效率及供熱質量之間的關系，通過優化管網直徑設計，保證管網供熱質量。

3.4優化管網的運行模式

隨著時代的發展進步，科學技術水平顯著提高，計算機技術與信息技術在供熱管網設計中起到了日益重要的作用，基于計算機技術與信息技術而產生的各種智能監控體系，極大地優化了供熱管網運行。通常來說，在城市集中供熱管網運行過程中，熱量消耗與損失是不可避免的，但考慮到管網集中供熱的優勢，需在管網優化設計時，強化各種監控體系的監管工作，盡可能減少供熱過程中的熱力損耗。同時，通過有效融合熱工工藝和現代化控制技術，為供熱管網供熱的精準性提供支撐，減少供熱誤差，強化管網的精細化設計，保證供熱管網的良好運行。另外，在城市供熱管網優化設計時，應采取完善的技術操作規范與系統管控機制，促進硬件與軟件系統之間的協同效果，為城市供熱管網高速運行起到促進作用。在城市供熱管網設計調節時，首先需要對相關供暖建筑室內溫度進行有效控制，為城市供熱管網運行的穩定性提供保證。不考慮供熱管網熱量損耗時，城市供熱管網能夠為城市居民提供的熱能總量為散熱裝置能夠釋放熱量的綜合，即城市集中供熱用戶所能夠獲取熱量的總和。對城市熱量管網運行模式進行調節時，應重點調節供熱管網中熱源的供水溫度、管網循環水量、管網在不同階段的流量及日供暖時間，以保證管網供熱的高效性及優質性，減少管網供熱損耗問題[3]。

4結語

在城市集中供熱管網中，針對其存在的缺陷與不足，應基于城市集中供熱管網的重要作用，采取管網布局的優化設計，蒸汽管網還需改善管網凝結水問題，調整管路直徑設計，并優化管網運行模式等方式，實現供熱管網優化設計，有效減少供熱管網熱量損耗問題。

【參考文獻】

【1】張莉.探討城市集中供熱管網的優化設計[J].山西建筑,2019,45(5):101-102.

【2】董賢.關于城市集中供熱管網設計中的問題及分析[J].四川水泥,2018(11):101.

【3】郭秀峰.城市集中供熱管網優化設計研究[J].工程建設與設計(下半刊),2018(10):93-94.

作者：王雅明 單位：天津市熱電設計院有限公司