于伟锋
陕西建工安装集团有限公司 710068
摘要：随着我国经济社会的不断发展，我国各个中小城市供热系统也在逐渐完善，但是目前人们可以通过科学的供热管网设计来确定热负荷指标，明晰热负荷分类，编制出合理的供热管网设计方案。本文首先对市政供热管网设计概述，其次讨论了优化措施分析研究，最后以某市政热力工程设计示例对全文进行讲解。
关键词：市政供热；供热管网；管网设计
1市政供热管网设计概述
市政供热管网主要集中在北方地区，优化集中供热管网，有助于不断提高供热质量，降低污染，减少能耗。当前，各行业竞争日趋激烈，供热企业要提升软实力，占据更大的市场份额。同时，市政工程企业要不断优化集中供热管网，提升市政公共服务功能。
1.1市政热力管道工程的设计原则
市政热力管道工程的设计应遵循《城镇供热管网设计规范》（CJJ34-2010）和《发电厂汽水管道应力计算技术规程》（DL/T5366-2014）等规定。设计阶段，人们要掌握相关设计规范和规程，遵从热网设计的原则，进行热力工程设计。其主要对象是热源至热用户之间的供热管网，适用范围为：热水管道不能大于2.5MPa，温度不能大于200°C，蒸汽管道的压力不能大于1.6MPa，温度不能大于350°C。
1.2市政热力管道布置类型
部分供热热网以回收的工业余热为热源，可以采用多热源运行的方式。例如，实行基本热源联网运行，随着采暖季气温的变化，采用解列运行的方式，基本热源投入使用后，分隔出部分的多热源，然后进行尖峰热源的划分。随着气温的变化，进行热源分隔和管网范围设定，在分别运行的状态下，单个热源往往用阀门分隔，可以进行分别供热。
市政热力管道的工程设计往往包括管道附件的设计，管件一般分为三通、弯管、变径和直管等类型，采用一次性补偿器、覆土后预热的方式进行长直管段的补偿设计。
市政供热管网的布置，与用热用户、热源以及热煤的种类有一定关系。在进行布置时，要考虑到经济性和安全性，考虑系统的热用户分布区域。例如，考虑到市政热力管网的布置，在设计网格状管网时，设计必须符合供热管网的实际需要，设计选用环状还是枝状，要考虑投资成本和管网质量。
2优化措施分析研究
2.1采用弹性分析和极限分析
人们可以采用弹性分析和极限分析的方式，在峰值应力下，对管道局部结构热应力产生的应力增量进行疲劳分析，运用温度计算的方式，在计算管道特殊穿跨越时，要建模计算管件的受力强度。而布置管网时，主干线附近热用户密集，热负荷大，管网要力求短直，尽量利用管道的自然弯角作为管道受热膨胀的补偿。运用补偿器有补偿敷设时，补偿器的布置要充分考虑固定支墩的推力计算，优化选型布置。
2.2供热管网的敷设方式
供热管网敷设一般采用地上敷设、地下管沟敷设和地下直埋敷设三种方式。
1）地上敷设，地上敷设是将管线架空，即架空铺设，其铺设过程中不需要进行土建工程，通过基础支撑架构即可进行施工。架空敷设需要一定的空间且由于管道错综复杂会影响美观，这种方式在民用的住宅、公建的企业单位需要考虑到市政供热管总体规划设计，所以集中供热管线敷设中很少应用。但是在工业区内很多热力管道基本会采用架空敷设，热力管道经过抛光、上漆可以成为艺术元素，热力管道亦与工艺管道同架敷设，不仅便于设计增加美感，减少工艺管道的数量，减少工艺园区装修的开支，还可以缩减热力管道的施工费用，所以工业园区可以考虑此种工艺的应用。
2）地下管沟敷设是指设置于道路下，用于容纳两种以上公用、市政管线的构造物及其附属设备(又称共同沟或综合走廊)。传统的市政公用管线的直埋敷设方法必须反复开挖路面进行施工，严重影响城市的交通与市容，干扰了居民的正常生活和工作秩序。综合管沟可以把分散独立埋设在地下的电力、电信、热力、给水、中水、燃气等各种地下管线部分或全部汇集到一条共同的地下管廊里，实施共同维护、集中管理。
3）地下直埋敷设，供热管道直埋敷设具有占地少、造价低、施工技术简单、工期短等特点，其保温防腐方式有佩聚塑保温防腐和聚氨酯夹克保温防腐。这两种保温管道工作原理相近，都是采用了重度小、吸水少，防腐性强的聚氨酯材料作为保温材料，不仅起到防腐的作用，还不会对管道的重量造成二次影响。
2.3水压图的绘制
在供热管网的设计之中，主要的设计程序便是绘制水压图，这项过程不能够省略。并且尤其是供热管网的设计以及运行的过程之中，水压图有着重要的作用——能够随时掌握供热系统是在怎样的环境之中运行的。一方面，在水压图之中，供热管网之中的各个压力点的变化，以及系统能否安全准确的运行都是需要时刻关注的问题。另一方面，在整个设计之中，用户对于入口的选择是否正确以及合理，在城市之中复杂地形的用户入口的选择十分重要。
3市政热力工程设计示例
下面以某市政工程供热管网工程设计为例进行具体分析。设计期间，要估算和统计各类热负荷的耗热指标，公共建筑和居住区域采暖热负荷较大，考虑到公共建筑和居住区内综合建筑混合的实际情况，设计时计算了混合区域的采热热负荷，得到了本采暖设计的最大热负荷、最小热负荷以及平均热负荷。
根据年供热需求，进行供热介质和热力网形式的设计。根据城镇供热管网设计规范要求，将蒸汽和高温热水方案进行比对，决定采用高温热水方案，参照可行性研究报告，减少管网一次性投资，预制聚氨酯直埋保温管道。热力网选用支状布置和环状布置方式。供热管网支状布置造价低，运行简单，随着热源距离的增加和用户的减少，在不具备互补供热性能的前提下，对供热点的热用户进行供热，要求建筑物有一定的蓄热能力，同时能够迅速消除热网故障。而环状布置则采用环状的主干线布置方式，在城市多热源联合供热时，将热源连接到主管网上，这种布置运行安全、管理可靠。
设计阀门时，分段阀门可以采用焊接蝶阀与焊接球阀，泄水和放气阀则采用焊接球阀，以提高系统运行的安全性。为了防止室外管道输送效率低，集中供热管网按照设计要求进行均衡的流量设计，避免用户损失较多热能，从而保持管网系统的水力平衡。在实际运行中，往往管道中流动的水力工况十分复杂，因此设计阶段要利用调节阀门对各支线进行流量调节，以达到系统的整体平衡。
本工程设计具体勘测了老旧供热管网存在的具体问题。结果发现，部分市政供热管网由于架空敷设，缺少必要的维护，已经出现保温结构严重破损、管件及支架锈蚀的情况，部分支架出现倾斜、错位；供热管网和户内采暖系统年久失修，各种原因致使供热管沟常年积水，造成管网保温脱落、阀门锈蚀渗漏、补偿器和支架腐蚀失效等，特别是在严寒期，供热设施难以达到温度要求，居民反应强烈；供热管网缺乏质量调节和能耗计量手段，造成水力工况失调，冷热不均，而且没有计量造成粗放运行、浪费严重。各个供热单位自行管理，对供热初调节不是很重视，约有70%的管网没有设置调节装置和计量装置，水力失调现象十分普遍。根据勘测结果，设计中进行了供热管网总体方案的论证。
4结语
在市政供热管网设计中，除了以上方案，为了保证管网系统运行的可靠性，人们还可以应用新设计理念，运用新材料、新技术。例如，选择变频调速技术，实现补水泵定压，在地下水位较高的区域创新应用喷涂缠绕式预制保温管，使用质量好的板式换热器，在散热器上安装热量分配表和温控阀。人们要综合利用各项科学技术，打破传统的供热系统设计模式，进一步实现供热工程的节能运行和精细化管理。
参考文献
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